VBGED1401 от VBsemi – полевой транзистор N-типа со сверхмалым сопротивлением открытого канала
Стремительное развитие многих отраслей современной промышленности, таких как автоматизация производства, электротранспорт, облачная обработка данных и другие, предъявляет повышенные требования к системам управления и питания. На фоне непрекращающегося роста мощностей электрических двигателей, сервоприводов, вычислительных кластеров и других устройств производителям силовых компонентов приходится постоянно работать над увеличением их эффективности.
Одним из способов снижения потерь в управляющих узлах и питающих системах является уменьшение внутреннего сопротивления элементов, работающих в импульсном режиме, в частности полевых транзисторов. Одним из таких решений является VBGED1401 производства компании VBsemi. Он обладает уникальными характеристиками и является одним из лучших предложений для использования в современных драйверах двигателей, преобразователях энергии и другой электронной продукции с высокой выходной мощностью.
VBGED1401 – это полевой транзистор N-типа в корпусе LFPAK56 (Power SO-8), имеющий крайне малое сопротивление открытого канала (0,8 мОм @ VGS = 10 В) и позволяющий пропускать через себя токи до 150 А при напряжении «сток-исток» до 40 В. Он выполнен с применением передовой технологии Shielded Gate Trench (SGT), использование которой позволяет снизить статические потери в ключе без увеличения полного заряда затвора. Кроме того, применение SGT помогает уменьшить электромагнитные помехи, формируемые ключом во время переходных процессов, а также увеличить скорость его работы при том же предельно допустимом токе.
Основные характеристики транзистора VBGED1401 приведены в таблице:
Технологические приемы, используемые при изготовлении транзистора VBGED1401, позволили существенно улучшить некоторые параметры при сохранении небольших габаритов корпуса:
Например, для соединения кристалла и выводов транзистора вместо традиционных проволочных перемычек используются исключительно медные шины, являющиеся продолжением широкой медной пластины, подключаемой непосредственно к кристаллу. Площадь поперечного сечения такого соединения получается достаточно большой, что значительно уменьшает его индуктивность, а также позволяет снимать с транзистора значительный ток. Кроме того, широкая медная пластина делает ключ гораздо менее чувствительным к токовым импульсам большой амплитуды, возникающим в результате переходных процессов, что существенно повышает надежность VBGED1401.
Кристалл увеличенного размера позволяет снизить сопротивление открытого канала ключа, а массивное медное основание улучшает тепловые характеристики транзистора. Гибкие выводы корпуса увеличивают надежность паяного соединения при температурных изменениях геометрии печатного узла, а их открытость обеспечивает легкость визуального контроля качества монтажа. Все это позволяет применять компактный корпус LFPAK56 для работы с такой выходной мощностью, которая ранее потребовала бы использования ключей в корпусах D2PAK или DPAK. При этом площадь, занимаемая транзистором на печатной плате, сокращается, соответственно, на 79% и 51%, что делает VBGED1401 оптимальным выбором для применения в силовых модулях с высокой степенью интеграции.
Сверхмалое сопротивление открытого канала VBGED1401 (RDS(ON) = 0,8 мОм) обуславливает низкие статические потери на ключе. Если сравнить рассматриваемый транзистор с прямыми конкурентами NTMYS1D3N04CTWG и SQJ138EP-T1_GE3, у которых сопротивление канала составляет, соответственно, 1,15 и 1,5 мОм, VBGED1401 позволяет снизить потери на проводимости минимум на 30%, обеспечивая гораздо бо́льшую эффективность работы при постоянном токе. Применение Shielded Gate Trench увеличивает скорость переключения VBGED1401 примерно на 40% по сравнению с полевыми транзисторами, изготовленными по традиционной технологии. Это снижает динамические потери на рассматриваемом ключе и делает его пригодным для использования в высокочастотных приложениях с частотами переключения 100 кГц и выше.
За счет применения массивной медной подложки тепловое сопротивление VBGED1401 составляет всего RθJA = 32°C/Вт. Область безопасной работы (SOA) этого транзистора вдвое шире чем у конкурирующих продуктов: ключ способен выдерживать импульсный ток до 200 А в течение 10 мс, что позволяет ему без проблем справляться с кратковременными перегрузками, такими как запуск двигателя и отработка защиты от короткого замыкания. Широкий диапазон рабочих температур (–55…175°С), успешное прохождение HTRB-тестирования, а также длительный предполагаемый срок службы (>100000 часов) делают транзистор VBGED1401 незаменимым в приложениях, от которых требуется повышенная надежность.
Компания-производитель рекомендует транзисторы данной модели для широкого спектра применений: от автоматизации производства до автомобилестроения. Например, при управлении промышленными сервоприводами один ключ VBGED1401 способен управлять двигателем мощностью до 30 кВт, заменяя собой традиционное параллельное соединение нескольких полевых транзисторов и значительно сокращая место, занимаемое схемой управления на печатной плате. Также этот транзистор выглядит крайне привлекательно для применения в сфере электротранспорта. Допустимый ток 150 А позволяет ему управлять работой устройств с номинальным рабочим напряжением 24 В, при этом сниженные потери на переключение увеличивают срок службы аккумуляторной батареи примерно на 1,5%.
Данный ключ может быть использован и во встроенных или внешних зарядных устройствах. Применение VBGED1401 в контроллере заряда и разряда позволяет увеличить их эффективность на 30...40% благодаря сверхмалому сопротивлению открытого канала транзистора. Кроме того, ключи VBGED1401 могут применяться в центрах обработки данных для эффективного формирования питающей шины +48,0 В из напряжения +12,0 В, а также при создании систем питания больших вычислительных кластеров.
При всех вышеперечисленных достоинствах цена VBGED1401 на 20% ниже чем у аналогичных европейских товаров, что делает его использование выгодным не только в техническом, но и в экономическом аспекте. Справедливость данного тезиса подтверждается многочисленными примерами применения этого транзистора в электронной промышленности. Например, ведущий производитель накопителей энергии, используя ключи VBGED1401 для управления процессом заряда аккумуляторных батарей, добился повышения общей эффективности системы на 1,2%. Другой известный разработчик, лидер в области промышленной робототехники, путем применения транзисторов VBGED1401 сократил задержку реакции двигателя с 1,2 мс до 0,6 мс, обеспечив более 2000 часов бесперебойной работы всей установки и снизив ее себестоимость.
Отметим, что в мире современной силовой электроники выигрыш в КПД всего в 1%...2% может составлять десятки, а то и сотни ватт в абсолютных значениях, поэтому к выбору элементной базы разрабатываемого устройства необходимо подходить крайне внимательно. В этих условиях снижение сопротивления открытого канала управляющего ключа всего на 200 мкОм может стать решающим фактором, поскольку приведет к существенному росту эффективности всей системы.
Также компания VBsemi ведет разработку аналогичной продукции с допустимым напряжением «сток-исток», равным +60 В, что позволит ей работать в более широком диапазоне питающих напряжений.
По продукции VBsemi вам также ответят наши специалисты:
ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, ЗАКАЗ ОБРАЗЦОВ, УСЛОВИЯ ПОСТАВКИ, ПОДБОР АНАЛОГОВ
или свяжитесь с нами: info@unirec.ru; 8 (800) 511-65-20