NE_06_2017.pdf

(3383 KB) Pobierz

СОДЕРЖАНИЕ

№6 (164), 2017 г.

И�½формацио�½�½о-тех�½ический

жур�½ал

ТЕОРИЯ

Высоковольт�½ые MOSFET в SMD-корпусе – реаль�½ость!

(Infineon)

А�½то�½ Подколзи�½

............................................................................................................3

Тестирова�½ие микроко�½троллеров – разоблаче�½ие ULPBench

Фра�½к Римме�½ш�½айдер

...............................................................................................11

Учредитель – ООО «КОМПЭЛ»

Издается с 2005 г.

Свидетельство о регистрации:

ПИ № ФС77-43993

КОМПОНЕНТЫ

600V CoolMOS™ P7 компа�½ии Infineon: особе�½�½ости и преимущества �½овейших

MOSFET

Вячеслав Морозов

........................................................................................................19

ИННОВАЦИИ

Редактор:

Ге�½�½адий Ка�½евский

vesti@compel.ru

Пита�½ие для светодиодов: теперь цифровое

(Infineon)

Игорь Елисеев

...............................................................................................................24

ВЕНДОРЫ ПРЕДЛАГАЮТ

Системы управле�½ия пита�½ием �½а базе маг�½ит�½ых датчиков

(Texas Instruments)

Рос Айзе�½бис

................................................................................................................33

Выпускающий редактор:

С�½ежа�½а Холодова

Редакцио�½�½ая коллегия:

А�½дрей Аге�½оров

Я�½а Баскакова

Алекса�½др Григорьев

Олег Пушкарев

Борис Рудяк

РУКОВОДСТВО ПО ВЫБОРУ

Нем�½ого магии: приме�½е�½ие литиевых батареек в автоматизирова�½�½ых

системах учета ресурсов

Алекса�½др Русу

.............................................................................................................36

ПОЛИГОН

Дизай�½, графика, верстка:

Еле�½а Георгадзе

Евге�½ий Торочков

Срав�½итель�½ое тестирова�½ие литий-тио�½илхлорид�½ых батареек

(Varta, Minamoto, EEMB, EVE, Robiton, Saft, Tekcell). Часть 5

Сергей Миро�½ов

...........................................................................................................44

E-mail-рассылка

и продвиже�½ие:

С�½ежа�½а Холодова

Екатери�½а Желез�½ова

Алекса�½дра Гири�½а

Электро�½�½ая подписка:

www.compel.ru/mail

Распростра�½яется бесплат�½о

в электро�½�½ом виде

Подписа�½о к публикации:

14 июля 2017 г.

Если вы хотите предложить и�½терес�½ую тему для статьи в следующий �½омер жур�½ала –

пишите �½а адрес

vesti@compel.ru

c пометкой «Тема в �½омер» или в рубрику «Я – автор»

раздела «Разработчикам» сайта

www.compel.ru.

WWW.COMPEL.RU

ОТ РЕДАКТОРА

Уважаемые читатели!

Второй год подряд в

середи�½е лета, в самый

разгар отпуск�½ого се-

зо�½а, тема электро�½ики

в�½езап�½о появляется в

первых строках россий-

ской �½овост�½ой ле�½ты.

И каждый раз это вызы-

вает споры и дискуссии.

История �½ачалась с

того, что в августе 2016

года в письме �½а имя Пре-

зиде�½та России губер�½а-

тор Псковской области

А�½дрей Турчак предло-

жил повысить пошли�½ы

�½а ввоз в Россию элек-

тро�½ики более чем в четыре раза – с 14 до 60%. В пись-

ме губер�½атор утверждал, что это увеличит долю отечес-

тве�½�½ой электро�½ики �½а российском ры�½ке с 14 до 50% и

позволит создать до 20000 �½овых рабочих мест. Правда, в

тексте того же письма упоми�½алось и то, что эта мера по-

зволит реализовать ряд проектов �½а территории особой

эко�½омической зо�½ы «Могли�½о», в част�½ости – строитель-

ство завода по ко�½тракт�½ой сборке электро�½ики для граж-

да�½ской промышле�½�½ости «с объемом и�½вестиций около

2,5 млрд руб. и созда�½ием пример�½о 1 тыс. рабочих мест

холди�½гом GS Group, специализирующимся �½а производ-

стве ТВ-приставок и другой потребительской электро�½и-

ки». То есть губер�½атор выступал в качестве лоббиста и�½-

тересов промышле�½�½ой группы и ОЭЗ в род�½ой области,

что, впрочем, зако�½ом �½е возбра�½яется. Турчаку возразил

чле�½ президиума Ассоциации компа�½ий роз�½ич�½ой тор-

говли (АКОРТ) Илья Ломаки�½-Румя�½цев, упирая �½а то, что

подоб�½ые меры убьют И�½тер�½ет-торговлю. «Все реше�½ия о

повыше�½ии пошли�½, все эти тариф�½ые вой�½ы всегда ведут

к обособле�½ию ры�½ков и огра�½иче�½ию развития. Развитию

российской электро�½ики могли бы помочь исключитель�½о

меры, позволяющие тала�½тливым людям реализовывать

свои проекты», – добавил о�½.

Тогда пошли�½ы повыше�½ы �½е были, �½о к вопросу вер-

�½улся уже в ию�½е �½ы�½еш�½его, 2017 года помощ�½ик Пре-

зиде�½та России, эко�½омист и председатель совета дирек-

торов «Рос�½ефти» А�½дрей Белоусов. На круглом столе

«Российская электро�½ика. Поиск �½овых точек роста» о�½

поддержал возмож�½ые и�½ициативы российских произво-

дителей электро�½ики о повыше�½ии пошли�½ �½а ввозимые

готовые импорт�½ые изделия, подчерк�½ув при этом, что в

условиях а�½тироссийских са�½кций �½ет смысла ссылаться �½а

�½аруше�½ие тем самым �½орм ВТО, поскольку са�½кции также

�½арушают их. С Белоусовым вступил в полемику предста-

витель Ассоциации торговых компа�½ий и товаропроизво-

дителей электробытовой и компьютер�½ой тех�½ики А�½то�½

Гуськов, заявивший, что подоб�½ые меры в первую очередь

приведут �½е к развитию производства, а к росту це�½, что

при с�½ижающемся покупательском спросе око�½чатель�½о

добьет ры�½ок. 85% бытовой электро�½ики запад�½ых марок

собирается в России, заметил Гуськов, поэтому логич�½ой

протекцио�½истской мерой для отечестве�½�½ых производи-

телей стало бы �½е повыше�½ие пошли�½ �½а готовые импорт-

�½ые изделия, а с�½иже�½ие их �½а импорт�½ые комплектую-

щие в сочета�½ии с �½алоговыми льготами для российского

производства.

Лич�½о м�½е позиция Гуськова представляется разум�½ой.

А как считаете вы? Был бы рад, если бы вы поделились с

�½ами аргуме�½тирова�½�½ым м�½е�½ием по этому вопросу.

С уваже�½ием,

Ге�½�½адий Ка�½евский

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ № 6, 2017

КОМПОНЕНТЫ

А�½то�½ Подколзи�½

(КОМПЭЛ)

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ MOSFET

В SMD-КОРПУСЕ – РЕАЛЬНОСТЬ!

Упаковав в �½овой ли�½ейке

C7 Gold

передовую тех�½ологию производства

MOSFET-тра�½зисторов Superjunction в

SMD-корпус

�½ового поколе�½ия

TOLL

с вы-

ступающими по од�½ой сторо�½е выводами, компа�½ия

Infineon

задает �½овые ста�½-

дарты производства

высоковольт�½ых MOSFET

для совреме�½�½ых силовых при-

ложе�½ий, в которых �½еобходимы

ключи с жесткой коммутацией.

области устройств силовой элек-

тро�½ики �½ачи�½ает устойчиво

прослеживаться тре�½д, который,

по всей вероят�½ости, подтолк�½ет

отрасль к заме�½е старых ста�½дартов �½о-

выми. Тех�½ологическая база развивается

ускоре�½�½ыми темпами, производители

и�½вестируют колоссаль�½ые средства в

�½овые разработки.

Рассмотрим, к примеру, тра�½зисторы

MOSFET. Температур�½ые огра�½иче�½ия

составляют з�½ачитель�½ое препятствие

при переходе от ста�½дарт�½ых вывод�½ых

корпусов, таких, �½апример, как TO-220,

TO-247, к SMD-корпусам. Од�½ако ком-

па�½ия

Infineon

представила ры�½ку от-

лич�½ую комби�½ацию, сочетающую сов-

реме�½�½ую тех�½ологию производства

полевых тра�½зисторов Superjunction и

SMD-корпус �½ового поколе�½ия. Эта ком-

би�½ация позволяет �½е только достичь

эффекта, подоб�½ого тому, который до-

стигается при использова�½ии GaN тра�½-

зисторов, �½о и сочетать традицио�½�½ые

полевые тра�½зисторы и край�½е высокие

требова�½ия к совреме�½�½ым преобразо-

ватель�½ым устройствам сред�½ей и высо-

кой мощ�½ости.

Путь к разработке более эффектив-

�½ых устройств силовой электро�½ики

�½ачи�½ается, в первую очередь, с выбо-

ра топологии преобразователя, и в час-

т�½ости – с выбора ос�½ов�½ых силовых

ключей. Име�½�½о поэтому производители

силовых полупровод�½иковых приборов

продолжают доводить до соверше�½ства

процессы производства и разрабатывать

�½овые тех�½ологии, улучшающие показа-

тели качества приборов FoM (Figure of

Merit). Но это только полови�½а истории.

В то время как в послед�½ие десять лет

мир увере�½�½о движется к SMD-корпу-

сам, преимущества совреме�½�½ых поле-

вых тра�½зисторов �½ельзя было всецело

ощутить из-за традицио�½�½ых вывод�½ых

корпусов, среди которых �½аиболее по-

пуляр�½ы ТО-220 и ТО-247.

Тех�½ологический

процесс

производства полевых тра�½зисторов

Superjunction

(маркети�½говое �½азва-

�½ие тра�½зисторов

CoolMOS™)

берет �½а-

чало в 1999 году, когда тех�½ология была

впервые представле�½а ры�½ку компа�½и-

ей Infineon. На сегод�½яш�½ий де�½ь это уже

флагма�½ская тех�½ология, которая отлич-

�½о себя зарекоме�½довала, и Infineon про-

должает развивать ее.

В тех�½ологии Superjunction заключе-

�½ы два ос�½ов�½ых при�½ципа (рису�½ок 1).

Во-первых, удалось з�½ачитель�½о с�½изить

сопротивле�½ие открытого ка�½ала (R

ds(on)

так как ос�½ов�½ой путь протека�½ия тока

�½ам�½ого силь�½ее легирова�½, чем у обык-

�½ове�½�½ого высоковольт�½ого MOSFET-

тра�½зистора. Во-вторых, выпол�½е�½�½ые

с высокой точ�½остью легирова�½�½ые ко-

ло�½ки p-типа сочетают в себе так �½азы-

ваемую «компе�½сирующую структуру»,

которая урав�½овешивает высоколегиро-

ва�½�½ый коридор протека�½ия тока и под-

держивает область простра�½стве�½�½ого

заряда суммар�½ым �½улевым зарядом.

Без коло�½ок с проводимостью p-типа,

формирующих структуру компе�½сации

заряда под ос�½ов�½ой структурой, тра�½-

зистор бы имел �½ам�½ого ме�½ьшее рабо-

чее �½апряже�½ие из-за высоколегирова�½-

�½ого ос�½ов�½ого n-слоя.

Структура такого типа позволяет

уме�½ьшить поверх�½ост�½ое удель�½ое со-

противле�½ие, что делает потери про-

водимости существе�½�½о ме�½ьше. А со-

ответствующее уме�½ьше�½ие площади

кристалла с�½ижает паразит�½ые емкости

и ди�½амические потери прибора.

Тех�½ология Superjunction продол-

жала свое даль�½ейшее развитие, что

воплотилось в следующем поколе�½ии

силовых высоковольт�½ых полевых тра�½-

зисторов

CoolMOS™C7.

Новое поколе-

�½ие позволило достичь уров�½я удель-

Рис. 1.

Срав�½е�½ие полупровод�½иковой структуры Planar и Superjunction MOSFET

WWW.COMPEL.RU

КОМПОНЕНТЫ

Таблица 1.

Целевые топологии преобразователей для ли�½ейки G7

Характер

коммутации

Топология

ККМ �½а базе повышающего

преобразователя �½апряже�½ия

(Boost PFC, режимы DCM/CCM)

Прямоходовой преобразо-

ватель �½апряже�½ия с двумя

ключами (TTF)

G7 650 В

G7 600 В

Жесткая

коммутация

Подходит

Мягкая

коммутация

Преобразователь �½апряже�½ия с

Не подходит из-за

последователь�½ой резо�½а�½с�½ой характеристик обрат-

цепью (LLC)

�½ого диода

Рис. 2.

В�½еш�½ий вид корпуса TOLL

Таблица 2.

Номе�½клатура тра�½зисторов C7 Gold (G7)

ds(on)

(max.), мОм

195

150

125

105

102

gate

(typ.), �½Кл

110

123

G7 600 В TOLL

–

IPT60R150G7

IPT60R125G7

–

IPT60R102G7

IPT60R080G7

IPT60R050G7

–

IPT60R028G7

G7 650 В TOLL

IPT65R195G7

–

IPT65R105G7

–

IPT65R033G7

–

щих в режиме жесткого переключе�½ия,

�½апример, корректоров коэффицие�½та

мощ�½ости.

В области источ�½иков вторич�½ого

электропита�½ия (ИВЭП) в послед�½ее де-

сятилетие прослеживались устойчивые

те�½де�½ции к увеличе�½ию удель�½ых пока-

зателей преобразователей, таких, �½апри-

мер, как плот�½ость мощ�½ости (кВт/м

) и

уме�½ьше�½ие стоимости за 1 кВт выход-

�½ой мощ�½ости (USD/кВт). В ко�½куре�½т�½ых

условиях совреме�½�½ого ры�½ка перед

разработчиками встает �½епростая зада-

ча по уме�½ьше�½ию совокуп�½ой стоимос-

ти владе�½ия (Total

Cost of Ownership, TCO)

устройствами силовой электро�½ики за

счет уме�½ьше�½ия габарит�½ых размеров

при уме�½ьше�½ии потерь и росте частоты

коммутации силовых ключей преобразо-

вателей. Послед�½ие �½ови�½ки компа�½ии

Infineon в ли�½ейке Superjunction MOSFET

как раз отвечают перечисле�½�½ым требо-

ва�½иям.

В то время как тех�½ологии изготов-

ле�½ия кристаллов полевых тра�½зисто-

ров достигли существе�½�½ого прогресса,

корпуса же этих приборов, по большей

части, остались без изме�½е�½ий. До сих

пор вывод�½ые корпуса, такие как TO-220,

TO-247 и их вариации, �½аиболее массово

приме�½яются в и�½дустрии. Но с �½едав�½их

пор тра�½зисторы в SMD-корпусах ста-

�½овятся более популяр�½ыми среди раз-

работчиков благодаря существе�½�½ому

с�½иже�½ию паразит�½ой и�½дуктив�½ости

выводов и, следователь�½о, появившей-

ся возмож�½ости проектировать изделия

с более высокой частотой коммутации.

Од�½ако приме�½е�½ие SMD-корпусов до

�½астоящего време�½и имело определе�½-

�½ые огра�½иче�½ия за счет труд�½остей с от-

водом тепловых потерь.

Новая серия полевых тра�½зисторов

CoolMOS™ C7 Gold производства компа-

�½ого сопротивле�½ия порядка 1 Ом•мм

А потери выключе�½ия приборов

С7

с�½и-

зились более чем �½а 50% по срав�½е�½ию

с предыдущим поколе�½ием

CP.

Но ком-

па�½ия Infineon �½е стала оста�½авливаться

�½а достиг�½утом: в ко�½це 2016 года в мас-

совое производство вышло �½овое поко-

ле�½ие

C7 Gold

(G7). Потери выключе�½ия

тра�½зисторов поколе�½ия G7 с�½иже�½ы �½а

25% по срав�½е�½ию с поколе�½ием C7. При

этом по тех�½ологическим показателям

FoM, определяемым соответствующими

соот�½оше�½иями R

ds(on)

oss

и R

ds(on)

gate

, по-

коле�½ие G7 ста�½овится лучшим в своем

классе.

Тра�½зисторы семейств C7 и G7 по-

зволяют комплекс�½о увеличить удель-

�½ые характеристики преобразователя за

счет с�½иже�½ия потерь �½а силовых клю-

чах и уме�½ьше�½ия требова�½ий к системе

охлажде�½ия. Таким образом достигается

эффект, сход�½ый с получаемым при ис-

пользова�½ии GaN-тра�½зисторов. Новые

семейства пред�½аз�½аче�½ы, в первую оче-

редь, для преобразователей, работаю-

Рис. 3.

Срав�½е�½ие выход�½ой емкости различ�½ых поколе�½ий MOSFET-тра�½зисторов Infineon

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ № 6, 2017

Plik z chomika:

TirNaNog

Inne pliki z tego folderu:

NE_06_2017.pdf (3383 KB)
Новости электроники №1 2017.pdf (8898 KB)
NE_S1_2012.pdf (2006 KB)
NE_S1_2013.pdf (2632 KB)
NE_S0_2010.pdf (1689 KB)

NE_06_2017.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: