International Recifier Innovationsoffensive für das Power-Management

Redakteur: Gerd Kucera

Führende Hersteller von Computern, Energie sparenden Haushaltsgeräten, Beleuchtungen, Automobile, Satelliten und auch Flugzeugen nutzen bei der Realisierung ihrer Produkte die fassettenreichen

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Alex Lidow, IRF: „Modernes Power-Management erhöht die Energieeffizienz.“
Alex Lidow, IRF: „Modernes Power-Management erhöht die Energieeffizienz.“
( Archiv: Vogel Business Media )

Eine Fülle neuer Leistungs- und Power-Management-Komponenten präsentiert International Rectifier (IRF) zur electronica 2006. Darunter 19 Hochvoltschaltungen, drei 25-V-DirectFETs, Buck-Schaltregler für die Beleuchtungstechnik und hochzuverlässige iMOTION-Drives-Module, die das Schreiben von Steuerungssoftware überflüssig machen sollen.

Führende Hersteller von Computern, Energie sparenden Haushaltsgeräten, Beleuchtungen, Automobile, Satelliten und auch Flugzeugen nutzen bei der Realisierung ihrer Produkte die fassettenreichen Vorteile, die moderne Leistungselektronik heute bietet. „Nicht nur als Chief Executive Officer, sondern auch persönlich, bin ich felsenfest der Überzeugung, dass ein gutes Power-Management neben natürlichen Ressourcen auch immense Energiekosten einspart“, konstatiert Alex Lidow, CEO von International Rectifier, „eine wachsende Nachfrage nach dazu geeigneten Lösungen treibt wiederum die Wirtschaft voran. Der griechische Philosoph Plato schrieb einst, dass die Notwendigkeit die Mutter der Erfindung sei, eine Beobachtung, die heute so zutreffend ist wie damals im alten Griechenland.“

Und das gilt insbesondere für die Elektronikindustrie, in der zahlreiche wichtige Fortschritte durch die Notwendigkeit gemacht werden, völlig neue Aufgaben zu lösen. Beim Blick in die Zukunft, so betont Lidow, müsse man deshalb beachten, welche äußeren Umstände und Notwendigkeiten gegeben sind, um die Weiterentwicklung dieser Industrie positiv zu beeinflussen. Und einer der bei weitem größten Faktoren ist laut Lidow die Forderung nach besserer Energieeffizienz.

19 neue Hochvoltschaltungen

Aus dieser aktuellen Notwendigkeit heraus präsentiert IRF zur electronica 2006 insgesamt 19 neuentwickelte integrierte 500- und 600-V-Hochvolt-Schaltungen (HVIC) der nächsten Generation. Diese HVICs, Halbbrücken- sowie High- und Low-Side-Treiber, wenden sich an ein breites Einsatzspektrum, darunter Antriebsregelung, Beleuchtung, Schaltnetzteile, Audio und Flachbildschirme. Sie werden mit Single- oder Dual-Eingängen, Unterspannungssperrschutz, fester oder programmierbarer Totzeit für Halbbrückentreiber sowie Treiberströmen bis 2,5 A offeriert.

Alle ICs nutzen einen Hochvolt-Prozess, der als G5 HVIC bekannt ist und der eine Fülle neuer Eigenschaften und Verbesserungen ermöglicht. Eine Hochspannungspegelumsetzer- und Terminierungstechnik liefert einen besonders guten elektrischen Schutz gegen Überbeanspruchung und eine höhere Zuverlässigkeit im Feldeinsatz.

„Die G5 HVICs haben vielfältige Qualitäts- und Zuverlässigkeitstests durchlaufen“, versichert Berthold Dücker, Vice President European Sales bei IRF, „es wurden Langzeit-Zuverlässigkeitstests durchgeführt, um die Widerstandsfähigkeit über die erwartete Nutzlebensdauer von Produkten in bestimmten Anwendungsumgebungen zu bestätigen. Diese Qualifizierung schrieb vor, dass die Bausteine mehrere Belastungstests bestehen mussten, darunter einen High-Temperature-Biased-Test über 2000 Stunden bei erhöhter Temperatur, wobei die Sperrschichttemperatur des Bausteins größer war als in den Spezifikationen des Datenblatts angegeben.“

Darüber hinaus profitieren die Bausteine von einer gesteigerten Zuverlässigkeit infolge von Verbesserungen in der Siliziumtechnik und beim Packaging. Moderne Packaginggeräte und Werkstoffe ermöglichen zum Beispiel, in Verbindung mit jüngsten Fortschritten bei der Spritzgusstechnik, dass diese Bausteine weniger feuchtigkeitsempfindlich sind und Verbesserungen beim Interface zwischen Kunststoff und Chip bieten.

„Dies ist ein wichtiger Aspekt“, betont Dücker, „nachdem die Spitzentemperaturen beim Löten nach Einführung bleifreier Lötwerkstoffe angestiegen sind.“

Die oberflächenmontierbaren SO-8 Gehäuse sind nach MSL2 (Moisture Sensitivity Level 2) qualifiziert, während sämtliche weitere SMD-Gehäuse der MSL3-Spezifikation entsprechen. Alle neuen HVICs sind konform zum J-STD-020C-Standard und stimmen mit den Umweltzielen und der Umweltpolitik von IRF überein.

Die HVIC-Technologie integriert N- und P-Kanal-LDMOS-Schaltungen in einem intelligenten Treiber-IC. Diese empfangen einen Niederspannungseingang und stellen Gate-Treiber- und Schutzfunktionen für Hochvolt-Anwendungen zur Verfügung. Zusätzlich gewährleisten die monolithischen HVICs die Integration von Funktionen zur Vereinfachung der Schaltungsentwicklung und zur Senkung der Gesamtkosten. Dazu gehört auch die Option, eine kostengünstige Bootstrap-Stromversorgung einzusetzen, was große und teuere Hilfsspannungsquellen vermeidet.

Buckregler für die Beleuchtungstechnik

Eine weitere Notwendigkeit ergibt sich aus dem Trend zur LED-Beleuchtung. Hierfür präsentiert IRF Hochvolt-Buckregler-ICs für konstante die LED-Stromregelung: Ein Hochvolt-, Hochfrequenz-Buck-Schaltregler-IC für nicht isolierte AC/DC-Anwendungen, die mehrere Leuchtdioden in einer Schaltungen erfordern. Damit lässt sich dann auch eine Farbmischung realisieren.

Die ICs der IRS254x-Familie mit 200 oder 600 V Nennspannung haben einen kontinuierlich arbeitenden, zeitverzögerten Hysterese-Buckregler zur Regelung des durchschnittlichen Laststroms mit einer Toleranz von 5% sowie einer präzisen Bandgap-Spannungsreferenz. Eine externe High-Side-Bootstrap-Schaltung treibt den Abwärtswandler mit Frequenzen bis 500 kHz. Die Bausteine liefern einen Anlaufstrom von <500 µA für extrem geringe Verluste beim Einschalten sowie eine Totzeit von 140 ns für die kontinuierliche Stromregelung.

DirectFET-MOSFETs für Stromversorgungen

Auf der Novitätenliste stehen auch drei 25-V-DirectFET-MOSFETs. Der Control-MOSFET IRF6622 sowie die Synchron-MOSFETs IRF6628 und IRF6629 wurden für Embedded-CPU-Stromversorgungen, VRM-Module (Server und Telekommunikationssysteme) sowie für Embedded-DC/DC-Wandler konzipiert, bei denen zur Steigerung der Leistungsdichte ein hoher Wirkungsgrad sowie eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit erforderlich sind.

IRF6622 zeichnet sich durch eine niedrige Gate-Ladung (Qg) von 12 nC für minimale Schaltverluste aus. Dagegen sind IRF6628 und IRF6629 für niedrige Leitungsverluste mit einem sehr niedrigen RDS(on) von 1,9 m? bzw. 1,6 m? optimiert. Zum Einsatz kommen die Bausteine in Designs mit 20 bis 30 A pro Phase.

Und nicht zuletzt: Premiere auf der electronica haben die vollständig integrierten HiRel-Motor-Drives-Module IRMCT3UF1. Sie ersparen den Entwicklern das Schreiben von Steuersoftware für Hochleistungshybridmotoren. Die hochzuverlässigen Steuermodule erlauben die digitale und sensorlose Vektorregelung von Permanetmagnetmotoren und basieren auf der erfolgreichen Design-Plattform iMOTION. Im Vergleich zu konventionellen DSP- und Mikroprozessor-Lösungen, die Positionssensoren und eine intensive Programmierung erfordern, verkürzen sie das Design von Motorsteuerungen für Flugzeuge um etwa ein Mannjahr. Denn über das Tool iMOTION Servo Designer lässt sich ein IRMCT3UF1 schnell an spezifische Applikationen anpassen.

International Rectifier, Tel. +49(0)6102 884311

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