アプリケーション

OptiMOS™ 6 100 Vは、主にスイッチング電源 (テレコム、サーバー、充電器、アダプター、TVなど) のような高いスイッチング周波数のアプリケーションに対応するように設計されています。

この技術がもたらす利点については、モーター制御やソーラーアプリケーションに関する情報にご注目ください。

ソフト スイッチング トポロジ

ソフトスイッチング - 効率と損失差分の比較
Infineon graph OptiMOS™ 6 absolute efficiency and delta loss

ソフトスイッチングとは、スイッチをオン/オフする前に、電圧または電流のいずれかがゼロになることです。スイッチング損失をトータルで削減できるなどのメリットがあります。ソフトスイッチングは通常、共振コンバータの特性です。ハードスイッチのPWMトポロジーであっても、ソフトスイッチを実現できる場合があります。一つのアプローチは、制御用MOSFETにソフトスイッチを実現する補助回路を導入することで、失われるエネルギーを回収し、効率を向上させることです。

応用例としては，ZVSインバーター バックブースト型-(36...60) V～12 V DC/DCコンバータが考えられます。このトポロジーでは、アクティブクランプ回路が、制御スイッチのZVSを実現しながら、SRスイッチから出力へのQ rrを損失なく回復します。

このアプリケーションでは、新しくリリースされたOptiMOS™ 6テクノロジー (ISC022N10NM6) のベストインクラスの製品が、SuperSO8 (PQFN 5 x 6) パッケージのOptiMOS™ 5  (BSC027N10NS5) と比較されています。その結果は素晴らしいものです。2.2 mΩのOptiMOS™ 6は、OptiMOS™ 5の2.7 mΩ製品と比較して、すべてのラインおよび負荷条件において、およそ1%の効率向上を達成しています。

こうした効率の向上は、以下のような要素の協働として説明できます。

  • Qgが約20％ (typ.) 低下したことにより、駆動損失が減少
  • Q gd値の低下によるターンオフ時の損失低減- 40%弱の改善
  • RDS(on)が18%低下したことによる低導通損失を実現

この効率向上により、総損失は7W減少し、熱管理の容易さと電力密度の向上に大きく貢献しています。ISC022N10NM6 は、100 V の SuperSO8 (PQFN 5x6) パッケージにおいて、市場で入手可能な最も低い RDS(on) 値を実現しています。

ハード スイッチング トポロジー：テレコム 1/4ブリック 中間バスコンバータ

ハードスイッチングとは、トランジスタをオン/オフする際に、電圧と電流が重なり合うことで起こる現象です。

ターンオフ時にはV×Iクロスオーバー損失が主な損失要因となり、ターンオン時にはQoss関連損失 (出力容量に蓄えられた電荷による) が主な損失要因となります。

高スイッチング周波数のSMPSでは、スイッチング損失が総損失のかなりの部分を占めています。ターンオフ時の損失は、ゲートからドレインへの電荷量Qgdを小さくすることで、電圧遷移が速くなります。ターンオン時の損失は、出力電荷Q ossの値を小さくすることで最小限に抑えることができます。

 

Infineon image graph delta loss comparison

OptiMOS™ 6 100 Vは、優れたFOMgdおよびFOMossのFOMを示し、従来の利用可能な技術と比較して顕著な効率向上を実現します。通信用1/4ブリック250 kHz、600 W 48 Vin/12 Voutフルブリッジ/フルブリッジにおいて、ISC060N10NM6（6 mΩ）は、BSC050N10NS5（5 mΩ）と比較して、最大+0.4%の効率向上と低温化を達成しました。これにより、システムの信頼性が向上し、システムコストの低減につながります。

Infineon image graph OptiMOS™ 6 100V electricity saving

250 kHz、600 Wのテレコム用1/4ブリック48 Vin/12 Voutフルブリッジ、センタータップ整流器を使用し、2次側に2.7 mΩの100 V SuperSO8 MOSFETを比較しました。

ISC027N10NM6はBSC027N10NS5と比較して0.46%の効率向上を達成し、約3Wの低損失を実現しました。

これにより、全負荷時の温度差が約12℃と劇的に改善され、熱設計が容易になり、寿命が最大75%*向上します。

* 推定値です。信頼性モデルは、GOXの故障とHTGSのドリフトを考慮しています。