80-V-MOSFETs für 48-V-Automobilsysteme

Toshiba Electronics Europe GmbH hat zwei nach AEC-Q101 qualifizierte 80-V-N-Kanal-MOSFETs für 48-V-Fahrzeugarchitekturen vorgestellt. Die neuen Bauteile XPH2R608QB und XPH3R908QB sind für Anwendungen wie BLDC-Motorsteuerungen, nicht isolierte DC-DC-Wandler, Schaltnetzteile und Lastschaltsysteme im Fahrzeugbereich ausgelegt. Die Komponenten basieren auf dem neuesten U-MOSX-H-Halbleiterprozess des Unternehmens und verwenden ein SOP-Advance-Gehäuse mit Wettable-Flank-Technologie zur Unterstützung automatisierter optischer Inspektionen in der Automobilelektronikfertigung.

Ausbau der 48-V-Leistungselektronik im Fahrzeug
Die zunehmende Einführung von 48-V-Bordnetzen in Fahrzeugen hat die Nachfrage nach Leistungshalbleitern erhöht, die höhere Stromdichten bei gleichzeitig geringen Leitungsverlusten ermöglichen. Anwendungen wie elektrische Verdichter, elektrische Pumpen, aktive Fahrwerkssysteme und Mildhybrid-Antriebe benötigen effiziente Schaltbauelemente, um thermische Belastungen zu reduzieren und das Energiemanagement innerhalb des automobilen Datenökosystems zu verbessern.

Die neuen MOSFETs wurden entwickelt, um diese Anforderungen durch einen niedrigen Drain-Source-Durchlasswiderstand, RDS(ON), zu erfüllen und dadurch Leitungsverluste während des Betriebs zu reduzieren. Laut Toshiba erreicht der XPH2R608QB einen maximalen RDS(ON)-Wert von 2,55 mΩ bei einer typischen Gesamt-Gateladung von 95 nC, während der XPH3R908QB einen maximalen RDS(ON)-Wert von 3,9 mΩ bei einer typischen Gateladung von 63 nC bietet. Beide Spezifikationen gelten bei einer Gate-Source-Spannung von 10 V.

Niedrigere RDS(ON)-Werte reduzieren die Verlustleistung in Schaltkreisen, verbessern den Wirkungsgrad von Wandlern und verringern die Wärmeentwicklung in kompakten Automobilelektroniksystemen. Eine reduzierte thermische Belastung kann außerdem zur Verlängerung der Batterielebensdauer in 48-V-Fahrzeugarchitekturen beitragen.

Wettable-Flank-Gehäuse für höhere Fertigungszuverlässigkeit
Beide Bauteile verwenden Toshibas SOP-Advance-Gehäuse mit Wettable-Flank-Technologie. Das Gehäuse integriert eine interne Kupfer-Clip-Verbindung, die den Gehäusewiderstand reduziert und die Wärmeableitung verbessert.

Die Wettable-Flank-Ausführung unterstützt außerdem die automatisierte optische Inspektion (AOI) während der Leiterplattenmontage. Durch die verbesserte Sichtbarkeit der Lötstellen können Hersteller die Qualität der Montage effizienter überprüfen, ohne ausschließlich auf Röntgeninspektionssysteme angewiesen zu sein. In der Automobilelektronikfertigung wird die AOI-Kompatibilität zunehmend eingesetzt, um Rückverfolgbarkeit und Zuverlässigkeit sicherheitskritischer Systeme zu verbessern.

Anwendungen in Automobil- und Industriesystemen
Die MOSFETs sind hauptsächlich für N-Kanal-BLDC-Motorsteuerungen und nicht isolierte Abwärts-DC-DC-Wandler in Fahrzeugsystemen vorgesehen. Weitere Anwendungen umfassen drehzahlvariable Antriebe, Schaltnetzteile und Lastschaltkreise in automobilen und industriellen Umgebungen.

Obwohl die Komponenten für 48-V-Systeme optimiert wurden, eignen sie sich auch für 28-V-Fahrzeugarchitekturen. Toshiba erklärte, dass die U-MOSX-H-Automobilfamilie zusätzlich den XPQR8308QB umfasst, der in einem L-TOGL-Gehäuse mit hoher Wärmeableitung verfügbar ist.

Halbleitereffizienz und technologische Einordnung
Bei der Entwicklung von Leistungshalbleitern für Fahrzeuge werden die Leistungsdaten typischerweise anhand von Parametern wie RDS(ON), Gateladung, thermischem Widerstand und Gehäusezuverlässigkeit bewertet. Ein niedriger Durchlasswiderstand verbessert den Wirkungsgrad, während eine reduzierte Gateladung die Schaltverluste in Hochfrequenzwandlern senkt.

Die Kombination aus niedrigem RDS(ON) und einem AOI-kompatiblen Gehäuse positioniert diese neuen Bauteile im wachsenden Marktsegment qualifizierter MOSFETs für 48-V-Fahrzeugplattformen und hochzuverlässige Fertigungsumgebungen innerhalb digitaler Lieferketten.

Bearbeitet von der Industriejournalistin Sucithra Mani mit Unterstützung von KI.

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