Infineon stellt 30-V-MOSFETs in innovativem SuperSO8-Gehäuse für hocheffiziente Spannungswandler-Applikationen vor

Infineon Technologies hat anlässlich der Messe “PowerSystems World 2003“ weitere Mitglieder seiner Leistungshalbleiter-Familie OptiMOS®2 vorgestellt. Für diese wurde das SuperSO8-Gehäuse entwickelt, das in System-Designs bis zu 50 Prozent der Platinenfläche einspart. Die neuen 30-V-N-Kanal-MOSFETs sind auf Leistungsfähigkeit in Gleichstromspannungswandlern und Netzgeräten optimiert. In Notebooks, Servern, Telekommunikationsgeräten und PC-Motherboards bieten sie einen deutlich höheren Wirkungsgrad als bisher verfügbare Spannungswandler. Beispielsweise ist der Wirkungsgrad für die in diesen Anwendungen typische Buck-Converter-Topologie um etwa drei Prozent höher. Das entspricht der Verringerung der Wärmeverlustleistung um etwa 20 Prozent.

Der allgemeine Trend bei Gleichspannungswandlern ist durch steigende Stromlasten bei immer höheren Schaltfrequenzen gekennzeichnet. Die Leistungsverluste nehmen dabei mit dem Quadrat des Laststroms und linear mit der Schaltfrequenz zu. Deshalb muss der Wirkungsgrad von Wandlern verbessert werden, um die Abwärme- und Flächenvorgaben zu erfüllen. Diese Vorgaben werden von der 30-V-Technologie der OptiMOS 2-Familie im SuperSO8-Gehäuse erfüllt.

Beim leistungsstärksten 30-V-Produkt der OptiMOS 2-Familie beträgt der maximale Durchgangswiderstand (RDS(on)) bei einer Gate-Spannung von 4,5 V nur 3,3 mΩ (Milliohm) mit einer extrem geringen Gate-Ladung (Qg) von nur 44 nC (Nanocoulomb). Daraus ergibt sich eine bislang unerreichte Figure of Merit (FOM = RDS(on)) x Qg) von 145 mΩnC, die um etwa 20 Prozent geringer ist als bei vergleichbaren Produkten. Durch ihre hohe Avalanche-Festigkeit ist diese Technologie darüber hinaus sehr robust in induktiven Schaltungen.

Das platzsparende SuperSO8-Gehäuse nutzt für die Chip-Kontaktierung eine innovative Kupfer-Clip-Technologie anstelle der herkömmlichen Bonddrähte. Im Vergleich zu einem konventionellen DPak-Gehäuse reduziert sich der Anteil des Gehäuses am RDS(on) um den Faktor 4. Gleichzeitig werden die parasitären Induktivitäten, die schnelles Schalten begrenzen, um den Faktor 20 reduziert. Ein weiterer Vorteil des SuperSO8-Gehäuses ist das gute Wärmemanagement aufgrund seines geringen thermischen Widerstands. Die genannten Vorteile des neuen Gehäuses resultieren in einer Verringerung der Schaltverluste um bis zu 50 Prozent.

„Mit der Einführung der 30-V-OptiMOS 2-Familie unterstützt Infineon seine Kunden dabei, die Leistungsanforderungen bei künftigen Systemdesigns mit neuen Prozessor-Generationen innerhalb der Vorgaben zu Kosten, Platinenfläche und Wärmemanagement zu erfüllen“, sagte Gerhard Wolf, Senior Manager Produkt-Marketing, Leistungshalbleiter bei Infineon Technologies Nordamerika. „Bei der Stromversorgung von Prozessoren mit weiter steigenden Taktraten müssen die Entwickler von Gleichspannungswandlern sehr hohe Stromdichten innerhalb enger Spannungs-Limits erreichen. Die neue OptiMOS 2-Familie von Infineon erfüllt diese Anforderungen und ermöglicht sehr leistungsfähige und kosteneffiziente Stromversorgungs-Lösungen.“

In Gleichspannungswandler-Anwendungen wie Notebooks, PC-Motherboards und Spannungsreglermodulen für Server bietet die 30-V-OptiMOS 2-Technologie in dem SuperSO8-Gehäuse einen signifikant höheren Wirkungsgrad. Die Kombination aus geringer Gate-Ladung und reduzierten parasitären Induktivitäten ermöglicht geringe Schaltverluste auch bei sehr hohen Schaltfrequenzen. Der Einsatz der neuen SuperSO8-Produkte als High- und Low-Side-Schalter in einer typischen Buck-Converter-Topologie kann z. B. die Schaltverluste im Vergleich zu einer Konfiguration mit Standard-DPak-Produkten um bis zu 50 Prozent senken. Durch die Reduzierung der Verluste erfüllen die neuen Chips die anspruchsvollen thermischen Anforderungen in modernen CPU-Stromversorgungen, insbesondere in platzkritischen Applikationen wie Notebooks.