Blog về công ty Infineon BSC500N20NS3G 200V OptiMOS TM 3 kênh điện N MOSFET Transistor

Infineon BSC500N20NS3G MOSFET công suất N-channel OptiMOS™ 3 200V

Công ty TNHH Điện tử Thâm Quyến Mingjiada, là nhà cung cấp hàng đầu trong ngành linh kiện điện tử, liên tục dự trữ và cung cấp các transistor MOSFET công suất N-channel OptiMOS™ 3 200V hiệu suất cao BSC500N20NS3G của Infineon.

【Tổng quan sản phẩm và các tính năng cốt lõi】

MOSFET BSC500N20NS3G 200V OptiMOS™ là công nghệ điểm chuẩn hiện đại, lý tưởng cho việc chỉnh lưu đồng bộ trong các hệ thống 48V, bộ chuyển đổi DC-DC, bộ lưu điện (UPS) và bộ biến tần cho bộ truyền động động cơ DC.

Về các thông số điện cốt lõi, BSC500N20NS3G có điện áp đánh thủng drain-source (Vdss) 200V và khả năng dòng drain liên tục (Id) 24A, định vị nó là sản phẩm cấp điện áp trung bình đến cao trong danh mục MOSFET công suất. Điện trở dẫn (RDS(on)) của nó thấp tới 42mΩ (điển hình), cho phép hiệu suất tuyệt vời về tổn thất dẫn điện. Thiết bị hỗ trợ điện áp gate-source (Vgs) là ±20V, với điện áp ngưỡng gate (Vgs(th)) là 2V, làm cho nó phù hợp với nhiều thiết kế mạch điều khiển khác nhau. Về hiệu suất chuyển mạch, MOSFET này có điện tích gate (Qg) là 20 nC và điện tích gate-drain cực thấp (Qgd), kết hợp với thời gian rơi chỉ 7 ns và thời gian tăng 5 ns, đảm bảo hiệu suất chuyển mạch hiệu quả.

Từ góc độ hiệu suất nhiệt, BSC500N20NS3G có công suất tiêu tán (Pd) lên đến 96W và dải nhiệt độ hoạt động rộng (-55°C đến +150°C), làm cho nó phù hợp với các ứng dụng trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau. Gói TDSON-8 (còn được gọi là PG-TDSON-8) được sử dụng trong thiết bị có kích thước nhỏ gọn (5,9mm × 5,15mm × 1,27mm), không chỉ tiết kiệm không gian PCB mà còn tối ưu hóa hiệu suất nhiệt. Định dạng gói này hỗ trợ gắn bề mặt (SMD/SMT), tạo điều kiện cho sản xuất tự động, đồng thời cung cấp nhiều tùy chọn đóng gói như Cut Tape, MouseReel và Reel để đáp ứng nhu cầu của các quy mô sản xuất khác nhau.

Những ưu điểm cốt lõi của công nghệ OptiMOS™ 3 của Infineon được thể hiện đầy đủ trong BSC500N20NS3G:

RDS(on) hàng đầu trong ngành: Đạt được điện trở dẫn cực thấp thông qua cấu trúc gate rãnh được tối ưu hóa

Qg và Qgd thấp nhất: Giảm tổn thất điều khiển và tăng cường tiềm năng tần số chuyển mạch

FOM (Hình số) tốt nhất toàn cầu: Một chỉ số hiệu suất đánh giá toàn diện tổn thất dẫn điện và chuyển mạch

Tuân thủ RoHS và không chứa halogen: Đáp ứng các yêu cầu về môi trường, với xếp hạng độ nhạy ẩm MSL Cấp 1

【Thông số kỹ thuật】

Phân cực transistor: N-channel

Số kênh: 1 kênh

Vds - Điện áp đánh thủng Drain-source: 200 V

Id - Dòng drain liên tục: 24 A

Rds On - Điện trở Drain-source: 42 mΩ

Vgs - Điện áp Gate-source: -20 V, +20 V

Vgs th - Điện áp ngưỡng Gate-source: 2 V

Qg - Điện tích Gate: 20 nC

Nhiệt độ hoạt động tối thiểu: -55°C

Nhiệt độ hoạt động tối đa: +150°C

Pd - Công suất tiêu tán: 96 W

Chế độ kênh: Chế độ tăng cường

Cấu hình: Kênh đơn

Thời gian rơi: 7 ns

Transconductance thuận - Giá trị tối thiểu: 19 S

Chiều cao: 1,27 mm

Chiều dài: 5,9 mm

Loại sản phẩm: MOSFET

Thời gian tăng: 5 ns

Thời gian trễ tắt điển hình: 28 ns

Thời gian trễ bật điển hình: 14 ns

Chiều rộng: 5,15 mm

Khối lượng đơn vị: 120,300 mg

【Ưu điểm kỹ thuật và phân tích hiệu suất】

Điện trở thấp và hiệu quả cao là những tính năng kỹ thuật nổi bật nhất của BSC500N20NS3G. RDS(on) điển hình của thiết bị này ở nhiệt độ môi trường xung quanh 25°C chỉ là 42 mΩ, dẫn đầu trong phân khúc điện áp 200V của MOSFET. Điện trở thấp chuyển đổi trực tiếp thành tổn thất dẫn điện thấp hơn, đặc biệt trong các ứng dụng dòng điện cao. Ví dụ, ở dòng điện định mức 24A, tổn thất dẫn điện chỉ là P = I² × R = 24² × 0,042 ≈ 24,2W, thấp hơn 15-20% so với các sản phẩm cạnh tranh tương đương. Hiệu quả cao này làm cho BSC500N20NS3G đặc biệt phù hợp với các ứng dụng chế độ hoạt động liên tục, chẳng hạn như bộ truyền động động cơ và hệ thống chuyển đổi nguồn.

Về hiệu suất chuyển mạch, BSC500N20NS3G thể hiện các đặc tính động đặc biệt. Với tổng điện tích gate (Qg) là 20nC và điện tích gate-drain cực thấp (Qgd), thiết bị đạt được các chuyển đổi nhanh chóng—thời gian tăng chỉ 5ns và thời gian rơi 7ns. Tốc độ chuyển mạch nhanh như vậy làm giảm đáng kể tổn thất chuyển mạch, đặc biệt trong các ứng dụng tần số cao. Về thời gian trễ chuyển mạch điển hình, độ trễ bật (td(on)) là 14ns và độ trễ tắt (td(off)) là 28ns. Các thông số này cùng nhau đảm bảo rằng thiết bị có thể duy trì hoạt động hiệu quả ngay cả ở tần số chuyển mạch cao tới vài trăm kHz. Đối với các kỹ sư thiết kế chỉnh lưu đồng bộ hoặc bộ chuyển đổi DC-DC tần số cao, những đặc điểm này có nghĩa là có thể sử dụng các linh kiện từ tính và tụ lọc nhỏ hơn, do đó giảm kích thước và chi phí hệ thống.

Khả năng quản lý nhiệt là một ưu điểm quan trọng khác của BSC500N20NS3G. Thiết bị sử dụng gói TDSON-8 được tối ưu hóa với các đường dẫn dẫn nhiệt tuyệt vời. Miếng đệm drain diện tích lớn ở mặt dưới của gói có thể được hàn trực tiếp vào PCB, sử dụng các lớp đồng của PCB làm tản nhiệt để tản nhiệt hiệu quả. Trong các ứng dụng thực tế, thiết kế đóng gói này làm giảm đáng kể điện trở nhiệt từ mối nối đến môi trường xung quanh (RθJA), cho phép thiết bị hoạt động ở nhiệt độ môi trường xung quanh cao hơn hoặc xử lý dòng điện lớn hơn. Kết hợp với dải nhiệt độ hoạt động rộng từ -55°C đến +150°C, BSC500N20NS3G lý tưởng cho các ứng dụng môi trường khắc nghiệt như thiết bị tự động hóa công nghiệp và hệ thống điện tử ô tô.

【Các tình huống ứng dụng điển hình】

BSC500N20NS3G, với các đặc tính điện và độ tin cậy tuyệt vời, đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực điện tử công suất. Từ nguồn điện công nghiệp đến hệ thống ô tô, từ thiết bị truyền thông đến điện tử tiêu dùng, MOSFET công suất OptiMOS™ 3 200V này cung cấp các giải pháp hiệu quả.

Các ứng dụng chỉnh lưu đồng bộ là khu vực ứng dụng chính của BSC500N20NS3G. Trong các bộ nguồn chuyển mạch (SMPS) hiện đại, đặc biệt là bộ điều hợp nguồn AC-DC và nguồn điện máy chủ, công nghệ chỉnh lưu đồng bộ đã thay thế chỉnh lưu diode Schottky truyền thống, cải thiện đáng kể hiệu quả. Điện trở thấp (42mΩ) và đặc tính diode thân nhanh của BSC500N20NS3G làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho việc chỉnh lưu đồng bộ phía thứ cấp. Trong các thiết kế thực tế, MOSFET này có thể được sử dụng kết hợp với các IC điều khiển như UCC24612 để đạt được hiệu quả tổng thể trên 92% trong bộ nguồn đầu ra 12V/20A, thể hiện mức cải thiện 3-5 điểm phần trăm so với các sơ đồ chỉnh lưu diode. Đối với các thiết kế nguồn điện mật độ cao, nhiều thiết bị BSC500N20NS3G có thể được sử dụng song song để đáp ứng các yêu cầu dòng điện cao trong khi vẫn duy trì nhiệt độ tăng thấp.

Điều khiển động cơ trong hệ thống 48V-110V là một khu vực ứng dụng quan trọng khác. Với sự phát triển của tự động hóa công nghiệp, động cơ BLDC 48V ngày càng được sử dụng trong robot, AGV và dụng cụ điện. Xếp hạng điện áp 200V của BSC500N20NS3G cung cấp biên độ điện áp rộng cho các hệ thống 48V và các đặc tính chuyển mạch nhanh của nó hỗ trợ tần số PWM cao (thường là 50-100kHz), cho phép điều khiển động cơ mượt mà hơn và gợn mô-men xoắn thấp hơn. Trong một trình điều khiển động cơ không chổi than ba pha điển hình, sáu thiết bị BSC500N20NS3G tạo thành một bộ biến tần cầu đầy đủ, khi được kết hợp với trình điều khiển cổng như IR2106S, có thể điều khiển tải động cơ lên đến 2kW. Đặc tính Qg thấp của MOSFET cũng cho phép cấp nguồn bằng mạch bootstrap đơn giản, đơn giản hóa thiết kế nguồn điện cách ly.

Trong lĩnh vực bộ chuyển đổi DC-DC cách ly, BSC500N20NS3G hoạt động đặc biệt tốt. Các bộ chuyển đổi như vậy được sử dụng rộng rãi trong thiết bị viễn thông, hệ thống điều khiển công nghiệp và thiết bị y tế, cung cấp cách ly điện giữa đầu vào và đầu ra. Trong các cấu trúc liên kết bộ chuyển đổi cộng hưởng LLC, các đặc tính diode thân nhanh và điện dung đầu ra thấp (Coss) của BSC500N20NS3G làm giảm đáng kể tổn thất chuyển mạch, cho phép bộ chuyển đổi hoạt động ở tần số cao từ 200-400kHz, do đó giảm đáng kể kích thước của máy biến áp và các linh kiện lọc. Đối với các mô-đun DC-DC cách ly công suất trung bình từ 100 đến 300W, việc sử dụng MOSFET này đạt hiệu suất đỉnh vượt quá 94%, đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn 80Plus Titanium.

Hệ thống cung cấp điện liên tục (UPS) cũng được hưởng lợi từ hiệu suất cao của BSC500N20NS3G. Giai đoạn biến tần của hệ thống UPS trực tuyến yêu cầu các công tắc điện hiệu quả và đáng tin cậy để đảm bảo cung cấp nguồn AC sạch cho các tải quan trọng trong thời gian mất điện lưới. BSC500N20NS3G được sử dụng trong cánh tay cầu biến tần của hệ thống UPS 1-3kVA, với điện áp định mức 200V đủ để xử lý đầu ra AC 170Vpk, trong khi điện trở thấp của nó làm giảm tổn thất năng lượng trong quá trình xả pin, kéo dài thời gian sao lưu. So với các giải pháp IGBT truyền thống, bộ biến tần UPS sử dụng BSC500N20NS3G đạt được mức cải thiện hiệu quả 2-3% trong khi giảm yêu cầu quản lý nhiệt.

Các ứng dụng khác bao gồm:

Chấn lưu điện tử đèn HID: Sử dụng các đặc tính chuyển mạch nhanh để điều khiển tần số cao, loại bỏ nhấp nháy có thể nhìn thấy

Bộ khuếch đại âm thanh Class D: Hỗ trợ tần số PWM cao, giảm THD và cải thiện chất lượng âm thanh

Nguồn điện chiếu sáng LED: Được sử dụng trong các mạch điều khiển dòng điện không đổi để tăng cường hiệu quả năng lượng và độ tin cậy

Bộ điều khiển xe đạp điện: Cung cấp chuyển đổi năng lượng hiệu quả trong hệ thống 48V, kéo dài thời gian chạy của pin