OptiMOS™ 6 MOSFET으로 전원 설계 최적화하기

June 9, 2024

달리기를 좋아하는 사람은 운동화를 여러 켤레 갖추고 있는 편입니다. 잘 정비된 트랙을 달릴 때와 포장되지 않은 흙길을 달릴 때 신는 운동화가 다릅니다. 사용하는 환경에 맞게 쿠션과 무게가 다른 신발을 착용하는 것이죠.

-설계 엔지니어도 이와 다르지 않습니다. 설계 조건에 맞춰 끊임없이 최적의 부품들을 선택하고 정해진 요건에 따라 설계를 최적화하려고 노력합니다. 이번 포스트에서는 차세대 첨단 혁신 및 동급 최고의 성능을 제공하는 인피니언 테크놀로지스(Infineon Technologies)의 OptiMOS ^™ 6 Power MOSFET을 활용하여 40V 전원 설계를 최적화하는 방법을 소개합니다.

-다양한 애플리케이션에 최적화

엔지니어는 다양한 애플리케이션에서 두루 작동할 수 있는 부품을 원합니다. 인피니언의 OptiMOS 6 파워 MOSFET은 그러한 부품 하나입니다. 얇은 웨이퍼 기술을 사용하는 이 제품은 보다 효율적이고 보다 간소화된 설계를 위해 상당한 성능 이점을 제공합니다. OptiMOS 6 파워 MOSFET은 서버, 데스크톱 PC, 통신, 무선 충전기, 급속 충전기, ORing 회로에 사용되는 것과 같은 스위치 모드 전원공급장치(SMPS)의 동기식 정류에 최적화되어 있습니다.

SMPS 애플리케이션에서 OptiMOS 6은 경부하 조건과 중부하 조건 사이의 절충을 피하면서 광범위한 출력 전력에 걸쳐 효율을 최적화하는 데 이상적입니다. 저출력 전력 범위에서 스위칭 손실은 효율에 상당한 영향을 미칩니다. OptiMOS 6 파워 MOSFET BSC010N04LS6은 스위칭 성능이 매우 뛰어나, 동일한 RDS(on)을 제공하는 OptiMOS™ 5보다 훨씬 더 우수한 효율을 달성합니다. 또한 RDS(on) 손실이 점점 더 높아지는 더 높은 출력 전력 범위에서도 OptiMOS 6은 이점을 유지할 수 있으므로 전체 작동 범위에서 더 나은 성능을 제공합니다(그림 2).

그림 2: OptiMOS 6 40V는 동급 최고의 RDS(on) 성능과 우수한 스위칭 성능을 결합하고 있습니다. (출처: 인피니언 테크놀로지스)

최적화된 사양

OptiMOS 6은 이전 세대 제품인 OptiMOS 5에 비해 RDS(on) 값을 30% 낮출 수 있습니다. 이 제품군의 향상된 성능 지수(figure of merits, FOM) 덕분에 설계자는 효율을 더욱 높일 수 있어 보다 직접적인 열 설계가 가능합니다(FOM(Qg x RDS(on)) 29% 향상, FOM(Qgd x RDS(on)) 46% 향상). 또한 설계 엔지니어는 병렬화를 줄임으로써 시스템 비용을 절감할 수도 있습니다(그림 3).

그림 3: OptiMOS 5와 OptiMOS 6의 RDS(on) 및 FOM 성능 비교. (출처: 인피니언 테크놀로지스)

최적화된 패키징

OptiMOS 6 40V 파워 MOSFET은 두 개의 서로 다른 패키지로 제공됩니다. 두 제품 모두 초소형 패키지로 최고의 효율 및 전력 관리 성능을 제공하는 데 중점을 두고 있습니다. 첫 번째 패키지는 RDS(on) 범위가 5.9mΩ ~ 0.7mΩ인 SuperSO8 5mm x 6mm(30mm²)입니다(그림 4). 이 패키지는 0.8K/W의 열 저항 R_thJC을 가지고 있습니다. 두 번째 패키지는 주로 보드실장형 전원 애플리케이션용으로 설계된 표면실장 반도체 기술인 PQFN(Power Quad Flat No-Lead)입니다. 이 패키지의 제품은 열과 전기 모두에서 더 높은 인덕턴스와 저항에 기여하는 불필요한 패키징 요소를 제거함으로써 전력 용량이 비슷한 크기의 패키지보다 우수한 특성을 제공합니다. 인피니언의 PQFN 3.3mm x 3.3mm 패키지는 공간 절약형 소형 패키지로서 우수한 효율과 전력 관리 기능을 제공합니다. 이 패키지는 6.3mΩ ~ 1.8mΩ 범위의 RDS(on)을 제공하고, 3.2K/W의 열 저항 R_thJC을 가지고 있습니다(그림 4).

그림 4: OptiMOS 6 Super SO8 패키지는 5.9mΩ ~ 0.7mΩ까지의 RDS(on)과 0.8K/W의 RthJC를 제공하고, PQFN 패키지는 6.3mΩ ~ 1.8mΩ까지의 RDS(on)과 3.2K/W의 RthJC를 제공합니다. (출처: 인피니언 테크놀로지스)