Vollbrücken-System-in-Package mit MOSFETs, Gatetreibern und Schutzfunktionen

Redakteur: Kristin Rinortner

Das System-in-Package (SiP) des Typs PWD13F60 von STMicroelectronics enthält in einem 13 mm x 11 mm messenden Gehäuse eine komplette, für 600 V und 8 A ausgelegte einphasige Vollbrücke, was die Materialkosten und die Leiterplattenfläche von industriellen Antrieben, Lampen-Vorschaltgeräten, Stromversorgungen, Wandlern und Wechselrichtern reduziert.

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(Bild: STM)

Mit 60% weniger Platzbedarf als eine vergleichbare, aus diskreten Bausteinen aufgebaute Schaltung verbessert das SIP die Leistungsdichte der finalen Applikation. Dank der Integration von vier MOSFETs stellt der Baustein eine Alternative zu anderen Modulen auf dem Markt dar, bei denen es sich in der Regel um Halbbrücken mit zwei FETs oder um dreiphasige Bausteine mit sechs FETs handelt.

Im Gegensatz zu diesen Lösungen ist zur Implementierung einer einphasigen Vollbrücke nur ein Baustein erforderlich, wobei kein interner MOSFET ungenutzt bleibt. Außerdem besteht die Flexibilität, das Modul entweder als eine Vollbrücke oder als zwei Halbbrücken zu konfigurieren.

Der Chip integriert die Gatetreiber für die Leistungs-MOSFETs und die zur High-Side-Ansteuerung erforderlichen Bootstrap-Dioden. Dies wiederum macht das Leiterplattendesign einfacher und erlaubt eine rationellere Montage, da einige externe Bauelemente entfallen.

Die Gatetreiber sind für zuverlässige Schalteigenschaften und geringe elektromagnetische Interferenzen (EMI) optimiert. Außerdem ist das SiP mit einem Querstromschutz und einer Unterspannungs-Sperre ausgestattet, was dazu beiträgt, den Footprint zu minimieren und gleichzeitig die Funktionssicherheit des Systems zu gewährleisten.

Die Versorgungsspannung reicht bis 6,5 V hinab. Die Eingänge des SiP können mit Logiksignalen zwischen 3,3 und 15 V angesteuert werden, um den einfachen Anschluss an Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren und Hall-Sensoren zu ermöglichen.

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