为什么电力电子系统中使用低压MOSFET？

　　低压技术

　　与N通道MOSFET相比，P通道MOSFET代表相对较小的份额，低压的主流技术是沟槽门。这项技术的开发是为了克服早期平面结构的局限性，以提供较低的抵抗力和较低的损失。这些MOSFET通过插入沟槽区域的栅极结构彻底蚀刻的栅极结构实现，这可以使抗性改善，这要归功于低于200 V的电压范围内的通道电阻和JFET电阻。图1显示了A内部的主要电阻组件垂直平面MOSFET，抗性是不同贡献的总和。

　　Infineon在Source-Down（SD）软件包中展示了Optimos Power MOSFET系列。该公司的低压产品组合在新的，行业标准的足迹中提供了前所未有的高功率密度。该家庭旨在符合脱碳和数字化的不断要求的要求。为了应对这些趋势，Infineon专注于三个增长领域：绿色能源，清洁安全的移动性和智能安全互联网。至关重要的是由控制器，驱动程序IC和电源开关组成的电力系统的竞争力，这些领域不仅需要广泛的技术组合，还需要软件和算法技能。
　　两个产品家族组成了Infineon的低压范围：通用的strongirfet，覆盖从20 V到300 V的电压，用于价格敏感的和大众市场，以及Optimos，以的“抗抗性”满足高性能要求×栅极电荷的优点和功率密度的图，没有竞争力折衷。后一个家族根据特定产品迭代或发电的不同，将15 V（ Optimos 7 ）至300 V之间的电压解决。
　　在需要大修硅技术和包装的关键应用中，数据中心和AI，由生成性聊天机器人，自动驾驶，车辆到车辆通信等驱动。通过查看到2030年的惊人数据量增加，可以看到这种演变，估计为30％的复合年增长率。例如，在2010年至2025年之间，数据（生成，运输和存储）预计将增加146倍，达到180个Zettabytes，或180×10 21字节。如果要将此类数据存储在蓝光圆盘上，则相当于覆盖地球和月球之间距离的23倍的堆栈。
　　如果化石燃料满足能源需求，则估算数据中心功耗将增加以处理相应的数据流量上升，这是衡量环境影响的另一种方法。根据国际能源局的说法，2022年，数据中心消耗的电能（大约250个TWH）比西班牙等国家。以目前的速度，数据中心将占2030年总需求的4％。
　　可以通过结合新的功率半导体技术（包括SIC和GAN），创新包装（多-DIE嵌入，模块，集成磁力），新颖的系统架构以及智能控制和软件来实现急剧提高的效率。
　　其他优势包括PCB空间和损失的化，以及具有中心位置的门（不仅是角落位置）的可能性，以便于更轻松地平行多个开关，这要归功于耗水到源的蠕变距离 - 所有这些要求都是这样的要求对空间约束的应用至关重要。可以在5×6毫米PQFN软件包中的连接温度对流图基准SD和DD中量化改进，我们可以观察到：
　　对于给定的连接温度，SD的电流比DD高11％，或对于相同的电流，新住房的病例温度比DD低30％。
　　PCB布局的进一步优化
　　可以将两个包装选项组合成半桥拓扑，从而对PCB设计进行了严重的优化。在这样的配置中，高侧晶体管（T1）以DD打包，而低侧伴侣（T2）则在SD版本中。好处如下：
　　T1启用了大型铜（CU）区域以及VIN连接的热VIA，而T2为GND端子提供了同样大的CU区域和热vias，使设计人员能够显着优化热管理。
　　相比之下，较小的相位区域诱导层之间的电容耦合较少，从而转化为更好的EMI响应。
　　，SD相对于DD（0.75毫米对0.59毫米）的较大蠕变距离允许正确的栅极路由，因为可以将MOSFET旁边的栅极放在MOSFET的另一侧旁边，而无需使用其他层。
　　PQFN DSC SD
　　大而厚的Cu夹可以暴露于热垫并实现DSC。该功能是针对5×6毫米和3.3×3.3毫米版本的。与仅使用底面冷却和散热器的过头软件包相比，DSC软件包可以提供4×更多的耗散。这也允许更高的电流流过开关。
　　服务器应用程序中的示例
　　在服务器应用程序中，功率流从网格开始，提供了220 VAC，该VAC通过离线PSU转换为48 VDC； DC/DC转换由两个阶段组成，将电压降至12 V，并从12 V到1 V，或GPU或高性能处理单元所需的任何内容。为了进行比较，使用了具有8：1转换比（IBC 8：1）的中间总线转换器。图3显示了晶体管Q1，Q2，Q4和Q5在两个测试中保持相同的电路拓扑，而Q3和Q6在一种情况下以DD为单位，另一种情况则为SD。该图还显示了与效率和损失曲线所用的设备。总而言之，SD在450-W输出功率下运行9°C比DD凉爽。还可以说，与其“竞争对手”套餐相比，SD可以在相同的温度下提高6％的功率。

　　IBC 8：1中的DD和SD性能比较。

　　图3：IBC 8：1中的DD和SD性能比较（Infineon Technologies）