スイッチング電源の小型・低コスト化を可能にするインフィニオンの統合型スイッチ・デバイス

2002/10/28 | テクノロジー メディア

独インフィニオンテクノロジーズは、シカゴで開催中のパワーシステムズ世界パワー・エレクトロニクス技術見本市および会議で、スイッチング電源の設計において、システムコストを50%も低減でき、かつ、必 要なスペースを大幅に減らせる、単一パッケージの統合型スイッチを発表しました。この新デバイス「TDA21201」を使えば、メーカーは、デ スクトップ型およびノート型PCやその他の携帯機器ないしスペースに制約のある機器を、従来よりはるかに低コストで作れるようになります。

大多数の電子製品で電源として使われているDC/DCコンバータの設計現場では、より低電圧でより大電力を供給するといった、ますます複雑になる技術的課題に直面しています。しかも、市 場は設計サイクルをさらに短縮することを求めています。このジレンマを解決し、複雑さを緩和し、時間を節約するために、設計者は、コ ンバータのドライバ段とパワー段を統合したソリューションへの依存を強めています。しかし、そうした「統合型スイッチ」製品では、必要な電気的性能を達成するために、高 価な専用パッケージが利用されているのが通例です。

インフィニオンの統合型スイッチ・デバイス「TDA21201」は、PCや周辺装置などの電子システムにおいて、内部の多様な構成部品へ給電するために、12 Vの入力電圧を3.5 V以下のレベルに変換します。当デバイスは、業界標準の量産型の低コスト・パッケージを用いながら、高度の性能要件を満足します。「TDA21201」は、競合する他の統合型パワー段ソリューションよりも50%も 価格が安く、しかも、別個のドライバ・チップとパワーMOSFETを必要とする他のソリューションと比べて、所要ボードスペースが大幅に節減されます。その結果、非常に高い電力密度( 単位面積あたりの電力供給量) が達成されます。

加えて「TDA21201」では、他のソリューションが必要とするブートストラップ回路が不要なので、その分さらに小型化でき、材料費も軽減されます。また、設計の手間も減り、設 計者に最大限の柔軟性をもたらします。

「TDA21201」の特長
統合型スイッチ「TDA21201」は、1個のゲート・ドライバと2個の「OptiMOS」パワーMOSFETスイッチを単一の業界標準TO220型パッケージに格納したものです。ス ペースが大きな制約要因となり、電力損失が課題となるアプリケーションに対応したDC/DCコンバータ全体を設計する際、「TDA21201」では、入力フィルタと出力フィルタおよび1個のPWM(パルス幅変調) コントローラしか必要としません。

「TDA21201」の低コストTO220型パッケージには、表面実装型のTO220-7-128(D2-PAK)、スルーホール型のTO220-7-3(ストレート・リード型)お よびTO220-7-230(スタガード・リード型)の3種類のバリエーションがあります。D2-PAKパッケージはデバイスが発生する熱損失を直接にボードへ放出するタイプ、残 る2種類のパッケージは熱損失を空中に放出するタイプであり、そのどちらかを選べるオプションは、他の競合デバイスでは見かけません。この放熱能力により、他の競合デバイスで使われているカスタム・パ ッケージと比べて、周囲との熱的カップリングが改善し、より高い接合部温度が許容されます。

パワーMOSFETとドライバ回路を単一パッケージに統合したことで、半導体デバイス相互間の浮遊インダクタンスも実質的に低減するので、その結果、スイッチング損失が低減し、よ りコンパクトな設計が可能となります。「TDA21201」では、ドライバとMOSFETを組み合わせたことによるパッケージング密度によって、多相コンバータの実装密度を高めることが可能となります。すなわち、 通常は2相コンバータの設計に必要なスペースで、3相ないし4相コンバータを実現できます。

「TDA21201」の性能
「TDA21201」は変換効率が高く、電流20 A、スイッチング周波数200KHzにおける変換効率は80%以上に達します。これは主に、MOSFET向けにインフィニオンが開発した「 OptiMOS」技術によって、静的損失と動的損失が減ったことによるものです。

「TDA21201」のMOSFETは最大30 Aまでの電流を処理でき、降伏電圧は30 Vです。この電圧値により、ハイサイドMOSFETのターンオフ時のアバランシェを回避できます。ゲート・ド ライバの駆動性能は、「TDA21201」を周波数範囲100KHzから500KHzで動作させることが可能です。

温度が150℃を超えると、過熱保護機能により、「TDA21201」内部の2個のMOSFETはともにシャットダウンされます。ゲート・ド ライバと2個のMOSFETは熱的に良好にカップリングされているので、この機能によって両方が保護されます。

統合型スイッチ「TDA21201」は現在、供給可能です。パッケージはTO220-7-128(D2-PAK)、TO220-7-3(ストレート・リード型)、TO220-7-230(スタガード・ リード型)の3種類があります。1万個購入時の単価は1.50米ドルです。

ウェブサイト:
http://www.infineon.com/dc2dc

インフィニオンについて

インフィニオンテクノロジーズ(Infineon Technologies AG)は、ドイツのミュンヘンに本社を置き、自 動車および産業分野や有線通信市場のアプリケーションへ向けた半導体およびシステムソリューション、セキュア・モバイル・ソリューション、メモリ製品などを供給しています。米国ではカリフォルニア州サンノゼ、ア ジア太平洋地域ではシンガポール、そして日本では東京を拠点として活動しています。2003会計年度(9月決算)の売上高は61億5,000万ユーロ、2003年9月末の従業員数は約32,300名でした。イ ンフィニオンは、フランクフルトとニューヨークの証券取引所に株式上場されています。

Information Number

INFAI200210.006e

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  • The single-package integrated switch TDA21201 allows designers of switching power supplies (PCs, notebooks) to reduce system costs by as much as 50 percent and dramatically reduce the space required.
    The single-package integrated switch TDA21201 allows designers of switching power supplies (PCs, notebooks) to reduce system costs by as much as 50 percent and dramatically reduce the space required.
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