Niedrigsättigende bipolare Transistoren für Automotive-Powermanagement

Diodes Incorporated stellte die neuen, automotive-konformen Serien DXTN/P 78Q und 80Q vor: NPN- und PNP-Bipolartransistoren, ausgelegt für Leistungs-Schalt- und Steuerfunktionen, bei denen geringe Leitungsverluste, hohe Stromfähigkeit und kompakte Gehäuse erforderlich sind. Zielanwendungen sind Automobilelektronik-Bereiche wie Stromverteilung, Motorsteuerung und Spannungsregelung, die unter erhöhten Temperatur- und Zuverlässigkeitsanforderungen betrieben werden.

Effizienzgrenzen in Automotive-Leistungsstufen adressieren
Die neu hinzugefügten Bauelemente wurden entwickelt, um die Sättigungsspannung in bipolaren Transistorstufen zu reduzieren und damit die Leitungsverluste in Automotive-Strompfaden direkt zu senken. Durch ein extrem niedriges VCE(sat) verringern die Transistoren die Verlustleistung im Dauerbetrieb, unterstützen höhere Leistungsdichten und verbessern die thermischen Reserven in platzkritischen Steuergeräten.

Das Portfolio umfasst zwölf Bauelemente mit Kollektor-Emitter-Durchbruchspannungen von 30 V bis 100 V und deckt damit gängige Automotive-Bordnetzarchitekturen ab, einschließlich 12-V-, 24-V- und der zunehmend verbreiteten 48-V-Systeme. Dieser Spannungsbereich ermöglicht es Entwicklern, dieselbe Bauteilfamilie über mehrere Fahrzeugsysteme hinweg einzusetzen und dabei Anforderungen an Spannungsderating einzuhalten.

Eignung für Hochstrom-Schalt- und Steueraufgaben
Die Transistoren sind für Aufgaben vorgesehen wie das Ansteuern von MOSFETs und IGBTs, das Schalten von Versorgungsleitungen und Lasten, Low-Dropout-Spannungsregelung, DC/DC-Wandlung sowie die Ansteuerung von Motoren, Magnetspulen, Relais und Ventilen. Bauelemente der höher spezifizierten Serien unterstützen kontinuierliche Kollektorströme bis 10 A; die Peak-Pulsfähigkeit erreicht bis zu 20 A und bietet damit Reserven für transiente Lastzustände, wie sie in Fahrzeuganwendungen typisch sind.

Die Betriebssicherheit wird durch eine maximale Sperrschichttemperatur von +175 °C unterstützt, wodurch ein Dauerbetrieb in der Nähe wärmeerzeugender Komponenten möglich ist. Zusätzlich verfügen die Bauelemente über ESD-Schutz bis 4 kV nach Human Body Model (HBM) sowie 1 kV nach Charged Device Model (CDM), um Risiken bei Handhabung und Montage in der Automotive-Fertigung zu reduzieren.

Kompaktes Gehäuse und Thermomanagement
Die Bauelemente sind im oberflächenmontierbaren PowerDI^®3333-8-Gehäuse untergebracht (3,3 mm × 3,3 mm). Im Vergleich zu klassischen SOT223-Gehäusen kann dieses Format die Leiterplattenfläche um bis zu 75 % reduzieren, wodurch entweder zusätzliche Schaltungsteile oder eine höhere Kanaldichte auf gleicher Fläche möglich werden.

Die thermische Performance wird durch einen großflächigen Unterseiten-Kühlbereich verbessert, der einen Junction-to-Lead-Wärmeleitwiderstand (RθJL) von 4,2 °C/W ermöglicht und damit eine effiziente Wärmeabfuhr in die Leiterplatte unterstützt. Ein seitlich plattierbares Feature verbessert die Sichtbarkeit für automatische optische Inspektion (AOI) und verstärkt Lötstellen, was zu gleichmäßigerer Fertigung und geringerem Prüfaufwand beitragen kann.

Messbare Verbesserungen bei Leitungsverlusten und Temperaturverhalten
Auf Bauelementebene führen Sättigungsspannungen von nur 17 mV bei 1 A und ein Durchlasswiderstand (RDS(on)) bis hinunter zu 12 mΩ zu geringeren I²R-Verlusten im Betrieb. Laut Diodes Incorporated ermöglichen diese Eigenschaften eine Reduktion der Leitungsverluste um bis zu 50 % gegenüber früheren Generationen, wodurch sich Wärmeentwicklung begrenzen und das Thermomanagement in kompakten Automotive-Elektroniksystemen vereinfachen lässt.

In Summe positionieren die elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften die Serien DXTN/P 78Q und 80Q als Basiskomponenten für effizientere Leistungs-Schalt- und Steuerkreise im Fahrzeug, die unter steigenden Anforderungen an Stromdichte und Betriebstemperatur arbeiten.

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