Высокоэффективные решения на базе транзисторов SuperMESH3™

18 декабря 2009

 

Приборы серии SuperMESH3TM были разработаны на основе инновационных вертикальных структур в хорошо известной технологии PowerMESHTM. Они приходят на замену семейству SuperMESHTM (серия NK) и имеют более высокую надежность и значительно улучшенные электрические характеристики. Сопротивление открытого канала у транзисторов SuperMESH3TM в среднем ниже на 20…30% ( в пределе — до 45%), чем у транзисторов SuperMESHTM и на 15…35% ниже, чем у конкурентных решений, при прочих сравнимых параметрах. Эти характеристики делают новое семейство транзисторов более эффективным за счет снижения потерь при использовании.

Помимо этого, новые транзисторы имеют наилучшие характеристики переключения среди имеющихся на рынке транзисторов данного класса. Как показано на рисунке 1, емкость затвора за период переключения для транзисторов SuperMESH3TM (STP7N93K3) ниже, чем у лучших конкурентных решений того же класса. Новая серия имеет самую низкую емкость затвора, что упрощает управление затвором. Вдобавок, эти транзисторы отличаются самым быстрым переключением (на 23% быстрее конкурента А и на 60% быстрее конкурента B), что приводит к снижению потерь при переключении и в итоге — к более высокой эффективности.

 

Сравнительные характеристики в режиме переключения

 

Рис. 1. Сравнительные характеристики в режиме переключения

 

На рисунке 2 показано сравнение приборов SuperMESH3TM и SuperMESHTM в режимах лавинного пробоя при сравнимом сопротивлении открытого канала. Каждая кривая соответствует максимальной энергии, которую может выдержать прибор при данном токе до отказа. Транзисторы новой серии намного более устойчивы к лавинному пробою, чем их предшественники. Причина этого — то, что транзисторы SuperMESH3TM имеют расширенное окно между максимальном напряжением работы (Vds max) и напряжением, при которым происходит пробой, что гарантирует улучшенную надежность прибора и устойчивость систем, основанных на этом транзисторе, в случае наведенных помех или скачков напряжения. Упомянутое свойство дает возможность разработчикам снизить сложность своих схем защиты, поскольку можно «доверить» этому прибору больше мощности и в итоге повысить производительность системы.

 

Сравнение устойчивости к лавинному пробою

 

Рис. 2. Сравнение устойчивости к лавинному пробою

 

Использование транзисторов новой серии дает разработчикам существенное улучшение энергоэффективности разрабатываемых систем электропитания. На рисунке 3 сравниваются транзисторы SuperMESH3TM и SuperMESHTM в случае их применения в преобразователе напряжения с обратной связью, в котором энергия передается с выхода на вход при разомкнутом силовом ключе (обратноходовой преобразователь).

 

Сравнение КПД SuperMESH3TM и SuperMESHTM

 

Рис. 3. Сравнение КПД SuperMESH3TM и SuperMESHTM

Коэффициент полезного действия у нового транзистора превышает 80%. В итоге, как показано на рисунке 4, экономия мощности составляет около 8…9%.

 Потери мощности SuperMESH3TM  по сравнению с SuperMESHTM

Рис. 4. Потери мощности SuperMESH3TM  по сравнению с SuperMESHTM

В таблице 1 представлены все транзисторы компании STMicroelectronics, основанные на технологии SuperMESH3TM. Большое количество приборов еще находится в стадии разработки. Серия транзисторов STхN95K3 на напряжение 950 В на сегодняшний день является уникальной в отрасли и не имеет аналогов по характеристикам. Еще одна интересная серия STx7N52DK3, использующая технологию SuperFREDmesh3, предназначена для устройств электропитания с высокой рабочей частотой. В таблице буква «х» в середине наименования заменятся буквами B для корпуса D2PAK, D для корпуса DPAK, F для корпуса TO-220FP, P для корпуса TO-220, U для корпуса IPAK и W для корпуса TO-247.

 Таблица 1. Номенклатура транзисторов SuperMESH3TM

Наименование Статус Vds, В Rds-макс, Ом Id макс, А Pd макс, Вт Корпус
STx1N45K3 Анонс 450 3,5
STx4N52K3 Анонс 525 2,6
STx5N52K3 Анонс 525 1,5
STx6N52K3 Образцы 525 1,2 5 70 DPAK/TO-220FP
STx7N52K3 Производство 525 0,98 6,2 90 D2PAK/DPAK/TO-220/TO-220FP
STx7N52DK3 Образцы 525 1,15 6,2 90 DPAK/TO-220/TO-220FP
STx2N62K3 Анонс 620 1,28 5,5 90 DPAK/IPAK/TO-220/TO-220FP
STx3N62K3 Производство 620 2,5 2,7 45 D2PAK/DPAK/IPAK/TO-220/TO-220FP
STx4N62K3 Анонс 620 2
STx5N62K3 Анонс 620 1,6
STx6N62K3 Производство 620 1,28 5,5 90 DPAK/IPAK/TO-220/TO-220FP
STx10N62K2 Образцы 620 0,75
STx10N65K3 Производство 650 1 10 35 TO-220FP
STx25N95K3 Образцы 950 0,36 22 400 TO-247
STх13N95K3 Образцы 950 0,85 10 190 TO-220/TO-220FP/TO-247
STx7N95K3 Производство 950 1,35 7,2 150 TO-220/TO-220FP/TO-247
STх5N95K3 Образцы 950 3 3,5 90 DPAK/IPAK/TO-220/TO-220FP
STx6N120K3 Образцы 1200 2,4 5 150 TO-220/TO-3PF/TO-247

 

 Заключение

Новая серия приборов SuperMESH3TM увеличивает возможности разработчиков в области высоковольтных силовых решений. Эта серия идеально подходит для применения в импульсных источниках питания, в DC/DC-преобразователях, источниках бесперебойного питания и в других индустриальных и телекоммуникационных решениях, где крайне важны скорость переключения и надежность функционирования. Кроме перечисленных характеристик, транзисторы позволяют существенно повысить эффективность работы за счет более низкого сопротивления открытого канала, что приводит к меньшим потерям энергии и, соответственно, к повышению КПД устройства.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: power.vesti@compel.ru

•••

Наши информационные каналы

О компании ST Microelectronics

Компания STMicroelectronics является №1 производителем электроники в Европе. Компоненты ST широко представлены в окружающих нас потребительских товарах – от iPhone до автомобилей разных марок. Лидеры индустриального рынка выбирают компоненты ST за их надежность и выдающиеся технические параметры. В компании ST работает 48 000 сотрудников в 35 странах. Производственные мощности расположены в 12 странах мира. Более 11 тысяч сотрудников заняты исследованиями и разработками – инновационное лидерство ...читать далее