东芝提供各种具有低至中等VDSS的MOSFET产品组合,其封装范围包括适用于小信号应用的超小型封装乃至适用于汽车应用的大电流容量封装。东芝利用每一代连续的槽栅结构和制造工艺,稳定降低其低压功率MOSFET的漏-源导通电阻RDS(ON)。此外,东芝还不断优化MOSFET单元结构,改善了漏-源导通电阻和电荷特性之间的平衡,这是MOSFET开关应用的重要品质因数。
为了提高应用系统的效率和减少MOSFET所产生的热量,东芝已对各种MOSFET品质因数进行了改进,如图所示。此外,由于使用全新的单元结构,东芝第8代沟槽MOSFET系列U-MOSVIII-H在开关转换过程中将产生更低的噪声和振铃。
<关断操作过程中的漏-源电压波形比较>
U-MOSⅨ-H系列专门设计用于同步整流应用,包括二级隔离开关电源。它改进了Qoss*1性能,该性能是同步整流功率损耗的原因之一。U-MOSⅨ-H系列相比于其他半导体供应商*2所提供的最新产品,其Ron•Qoss降低了27%,实现了导通电阻(Ron)和Qoss之间的平衡。因为Ron对于Qoss具有重要影响,所以东芝将通过采用超低Ron的MOSFET扩大U-MOSⅨ-H产品组合,以便扩充U-MOSⅧ-H系列的产品阵容。
◆典型MOSFET(VDSS=100V)的品质因数比较
TPH3R70APL:U-MOSⅨ-H、VDSS=100V、RDS(ON)max= 3.7mΩ at VGS=10V、SOP Advance
RDS(ON):导通电阻(传导导通损耗的品质因数) 截止于2018年1月的东芝调查。
Qg:栅极电荷(驱动损耗的品质因数)
Qsw:G栅极开关电荷(开关损耗的品质因数)
Qoss:输出电荷(输出电荷损耗的品质因数)
◆MOSFET系列(VDSS=100V)的应用举例以及应用系统中的MOSFET性能比较
凭借其卓越的速度,U-MOSIX-H系列的100-V MOSFET适用于各种应用,包括DC-DC转换器、服务器电源、适配器、电机、微型逆变器和充电器。全桥DC-DC转换器举例如下所示。以下内容对东芝的100-V U-MOSIX-H MOSFET和另一家公司的MOSFET效率和初级侧MOSFET器件温度进行了比较。如下图所示,东芝的U-MOSIX-H系列有助于降低MOSFET器件温度和提高DC-DC转换器的功率效率。
<全桥DC-DC转换器效率和MOSFET器件温度的比较>
<工作条件>
输入电压=48V
输出电压=24V
输出功率=25至185W
工作频率=150kHz
MOSFET栅极驱动电压=6V
<评估器件>
TPH3R70APL:RDS(ON)max=3.7mΩ at VGS=10V
SOP Advance
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器件与TPH3R70APL比较 |
2)VDSS ≦60V
第9代U-MOSIX-H系列相比于第8代MOSFET系列,采用进一步优化的单元结构和更小的工艺几何制造而成,所以具有更低的开关和驱动损耗。因此,该U-MOSIX-H系列提供更低的输出电荷和开关损耗,这对于电源和电机驱动应用非常重要。
◆典型MOSFET(VDSS=60V)的品质因数比较
TPH1R306PL:U-MOSⅨ-H、VDSS=60V、RDS(ON)max=1.34mΩ at VGS=10V、SOP Advance
RDS(ON):导通电阻(导通损耗的品质因数) 截止于2018年1月的东芝调查。
Qg:栅极电荷(驱动损耗的品质因数)
Qsw:栅极开关电荷(开关损耗的品质因数)
Qoss:输出电荷(输出电荷损耗的品质因数)
◆MOSFET系列(VDSS=60V)的应用举例以及应用系统中的MOSFET性能比较
除了100-V MOSFET之外,U-MOSⅨ-H系列的60-V MOSFET适用于各种应用,包括通信设备和基站AC-DC电源,的次级侧、通信设备用DC-DC转换器、服务器电源、电机、微型逆变器。与100-V MOSFET一样,U-MOSIX-H系列的60-V MOSFET有助于降低MOSFET器件的温度和改进全桥DC-DC转换器的功率效率。
<工作条件>
输入电压=48V
输出电压=24V
输出功率=5~25A
工作频率=160kHz
MOSFET栅极驱动电压=6V
<评估器件:>
TPH1R306PL:RDS(ON)max= 1.34mΩ at VGS=10V,
SOP Advance
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器件与TPH1R306PL比较 |
3)宽结温,存储温度范围高达175°C
U-MOSIX-H系列的MOSFET(包括VDSS=30V)能保证其结温高达175℃,存储温度范围为-55°C至175°C。
高性能U-MOSVIII-H系列同时具有低导通电阻和高开关速度的特点。U-MOSVIII-H系列有助于降低高频区域的开关损耗,所以能改进电源的效率。与U-MOSIX-H系列一样,U-MOSVIII-H系列中的寄生RC吸收器有助于降低开关噪声。此外,U-MOSVIII-H系列可提供的VDSS范围为30至250V,而且采用各种封装,包括先进的双面散热封装(参见下表)。
Comparison of Coverage of the U-MOSVIII-H and U-MOSIX-H Series
*1:输出电荷(漏-源电荷)
*2:当比较相同封装的40V MOSFET时(截止于2014年12月的东芝调查)
U-MOSⅧ-H系列提供业内广泛的低导通电阻MOSFET产品组合,实现了低导通电阻和电容之间的最佳平衡。凭借其快速操作的特性,U-MOSⅧ-H系列有助于降低开关损耗,这就实现了电源效率的增加。U-MOSⅧ-H系列可提供的VDSS为30至250V,且采用多种封装,包括具有双面冷却功能的先进封装形式。
东芝采用业界先进的工艺, U-MOSⅧ-H系列能提供低的导通电阻,即使在低压驱动条件下。因此,随着系统供电电压的降低,U-MOSⅧ-H系列能降低系统功耗。
U-MOSⅧ-H和U-MOSⅨ-H系列相比于其它系列,可提供更广泛的R(DS)ON和VDSS,从而能满足各种应用需求。