Kompakte MOSFETs für 24V- und 48V-Systeme

Toshiba Electronics Europe veröffentlicht ein neues Portfolio von 60-V- und 100-V-N-Kanal-Leistungs-MOSFETs, die entwickelt wurden, um die Effizienz der Energieumwandlung in Industrieanlagen zu verbessern. Diese diskreten Bauteile zielen auf speicherprogrammierbare Steuerungen, Frequenzumrichter, Serversysteme und automatisierte Geräte ab, die in modernen 24-V- und 48-V-Stromversorgungsarchitekturen arbeiten.

Bewältigung des Übergangs zu 48-Volt-Systemen
Hersteller von Industrieanlagen migrieren zunehmend von herkömmlichen 12-V- und 24-V-Stromversorgungen zu 48-V-Systemen, um den Gesamtenergieverbrauch zu senken und die Effizienz der Stromverteilung zu verbessern. Innerhalb dieser Netzwerke mit höherer Spannung können Einschaltströme und transiente Überspannungen die Netzspannungen vorübergehend auf über 50 V und gelegentlich auf bis zu 80 V anheben. Um einen zuverlässigen Dauerbetrieb unter diesen elektrischen Belastungsbedingungen zu gewährleisten, bieten die neuen 100-V-MOSFETs den erforderlichen Spannungsspielraum für 48-V-Schaltkreise. Gleichzeitig bedienen die 60-V-Varianten die etablierte Basis von Standard-24-V-Anwendungen.

Wärmemanagement und Gehäuseminiaturisierung
Platzbeschränkungen in der Industrieautomatisierung, bei Frequenzumrichter-Servomotoren und Haushaltsgeräten erfordern Leistungskomponenten, die ein Gleichgewicht zwischen einer Reduzierung der Grundfläche und der erforderlichen Wärmeableitung herstellen. Das veröffentlichte Portfolio nutzt drei verschiedene Arten von SMD-Gehäusen, um unterschiedlichen räumlichen und thermischen Designanforderungen gerecht zu werden.

Für universelle Schaltanwendungen misst das SOT-23F-Gehäuse 2,9 mm mal 2,4 mm und bietet eine Verlustleistung von 1,0 W. Designs, die eine verbesserte thermische Leistung erfordern, verwenden das TSOP6F-Gehäuse, das bis zu 1,5 W bei einer Grundfläche von 2,9 mm mal 2,8 mm bewältigt. Wenn eine strikte Miniaturisierung der Leiterplattenfläche die primäre Einschränkung darstellt, liefert das UDFN6B-Gehäuse eine Wärmeableitung von 1,25 W auf einer kompakten Fläche von 2,0 mm mal 2,0 mm.

Einschaltwiderstand und Bauteilbezeichnungen
Die Minimierung von Leitungsverlusten ist entscheidend für die Gesamtsystemeffizienz sowohl bei schweren Industrieanlagen als auch bei Haushaltsgeräten wie Warmwasserbereitern und Saugrobotern. Die Bauteile erreichen trotz ihrer kompakten physischen Abmessungen einen niedrigen Einschaltwiderstand (R_DS(ON)).

Die für 48-V-Stromleitungen entwickelten 100-V-Bausteine – bestehend aus dem SSM3K387R (SOT-23F), SSM6K387R (TSOP6F) und SSM6K387NU (UDFN6B) – arbeiten mit einem R_DS(ON) von 198 mΩ. Für 24-V-Systeme sind die 60-V-Bausteine in zwei Widerstandsstufen erhältlich. Die 99-mΩ-Stufe umfasst den SSM3K388R, SSM6K388R und SSM6K388NU, die für Pfade mit höherem Strom geeignet sind. Eine 200-mΩ-Stufe, bestehend aus dem SSM3K389R, SSM6K389R und SSM6K389NU, ist für Hilfsschaltfunktionen mit geringerem Strom ausgelegt.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt detailliert technische Spezifikationen und Wettbewerbs-Benchmarking, die nicht in der ursprünglichen Pressemitteilung enthalten sind.

Auf dem Markt für diskrete Leistungs-MOSFETs unter 100 V werden Bauteile kontinuierlich anhand des spezifischen Einschaltwiderstands (R_DS(ON)) pro Flächeneinheit (mm²) und des Wärmewiderstands vom Sperrschicht- zum Umgebungsbereich gebenchmarkt. Ähnliche 100-V-N-Kanal-Bausteine in kompakten Gehäusen werden von Wettbewerbern wie Infineon Technologies und onsemi hergestellt. Beispielsweise zielen die 100-V-Industrie-MOSFETs von Infineon in SuperSO8- oder SOT-223-Gehäusen häufig auf extrem niedrige R_DS(ON)-Werte unter 10 mΩ für Hochstrom-Server-Backplanes ab. Diese Gehäuse beanspruchen jedoch eine deutlich größere Leiterplattenfläche (z. B. 5,0 mm x 6,0 mm) im Vergleich zur Grundfläche des UDFN6B von 2,0 mm x 2,0 mm. Die Nennwerte von 198 mΩ und 99 mΩ der neu eingeführten Toshiba-Bausteine positionieren sie speziell für Hilfsschalt-, Pegelumsetzungs- und Gate-Treiber-Schaltungen mit geringer bis mittlerer Leistung, bei denen eine extreme Miniaturisierung der Leiterplatte und eine geringe Gate-Ladung Vorrang vor maximaler Strombelastbarkeit haben.

Bearbeitet von Aishwarya Mambet, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

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