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ROHM Semiconductor GmbH

RECOM Power GmbH

MTM Power Messtechnik Mellenbach GmbH

Drei Power-Produkte für Automotive-Anwendungen

Von ROHM gibt es auch neue SBDs mit geringen Leckströmen (I_R) und idealer Eignung für Automotive-Anwendungen und Netzteile. Die Produktserie RBxx8 sorgt auch bei sehr hohen Temperaturen für Energieeffizienz und einen stabilen Betrieb. Die laut ROHM niedrigsten I_R-Werte der Industrie erzielt die Serie mithilfe eines besonderen Metalls, das für Umgebungen mit hohen Temperaturen optimiert ist.

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Ein thermisches Durchgehen wird damit sogar bei Temperaturen bis 150 °C verhindert. Dies sind ideale Voraussetzungen für den Automotive-Markt, der nach hoher Zuverlässigkeit und einem hohen Wirkungsgrad verlangt. Außerdem lassen sich die neuen Bauelemente als Ersatz für Gleichrichterdioden einsetzen, um die Vorwärtsspannung V_F deutlich zu senken und die Leistungsaufnahme zu reduzieren, beispielsweise von Systemen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge.

Der bei hohen Temperaturen tendenziell zunehmende Leckstrom führt zwangsläufig zu einem Rückgang des Wirkungsgrads. Wird dem thermischen Durchgehen nicht entgegengewirkt, kann die Zerstörung des Bauelements drohen. Versuche, den Leckstrom zu verringern, führten nicht selten zu einem Anstieg der Vorwärtsspannung.

In Automotive- Systemen und Stromversorgungen, die hohen Temperaturen ausgesetzt werden, sind wegen ihrer Beständigkeit gegen thermisches Durchgehen häufig Gleichrichterdioden und FRDs (Fast Recovery Diodes) im Einsatz. Da diese Bauelemente jedoch häufig hohe V_F-Werte aufweisen, gestaltet es sich schwierig, den Stromverbrauch auf das für Hybrid- und Elektrofahrzeuge erforderliche Niveau zu senken. Hieraus resultiert eine steigende Nachfrage nach SBDs mit niedrigen V_F-Werten, die sich für den Betrieb bei hohen Temperaturen eignen.

Sehr niedriger I_R für hohe Temperaturen

Als Reaktion hierauf setzt ROHM in seinen SBDs der Serie RBxx8 äußerst temperaturbeständige Metalle ein, um die branchenweit geringsten I_R-Werte (ca. 100-mal kleiner als bei konventionellen SBDs) und deutlich verbesserte V_F-Eigenschaften (40% geringer als bei FRDs) zu erzielen. Die so erreichte reduzierte Wärmeentwicklung erlaubt den Einsatz kleinerer Bauteile; ein wichtiger Aspekt für Fahrzeuge mit Elektro- oder Hybridantrieb, die nach immer stärkerer Miniaturisierung verlangen. Der I_R-Wert ist 100-mal kleiner als bei konventionellen Schottky-Barrier-Dioden und ermöglicht einen stabilen Betrieb bei hohen Temperaturen.

Ein Test belegt die erheblich geringeren V_F- und I_R-Werte der neuen SBDs mit Nennwerten von 60 V und 1 A im Vergleich zu einer konventionellen SBD mit gleichen Eckdaten bei Temperaturen bis +150 °C. Die neue 60 V/3 A-SBD mit besonders niedrigem I_R verhindert ein thermisches Durchgehen selbst bei Temperaturen bis +150 °C. Bei konventionellen SBDs für 60 V und 3 A setzte das thermische Durchgehen dagegen bereits bei unter +100 °C ein.

Eine Alternative zu Gleichrichterdioden

Die skizzierten SBDs mit sehr niedrigem I_R weisen eine um 40% geringere Vorwärtsspannung V_F auf als die in Automotive-Anwendungen verwendeten Standard-FRDs, sodass sich die Verlustleistung verringert. In Testanwendungen (es handelte sich um sekundäre Gleichrichterschaltungen und DC/DC-Aufwärtswandler) wurden die Gleichrichterdioden durch diese SBDs mit einem um 64% kleineren Footprint ersetzt. Das Ergebnis zeigte sich durch Performance-Zuwachs mit weiterer Miniaturisierung des Endprodukts. Diese neuen Bauelemente können unter anderem in sekundären Gleichrichterschaltungen und DC/DC-Aufwärtswandlern zum Einsatz kommen.

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