Intégration de MOSFET complémentaires pour la commande compacte de moteurs

Toshiba Electronics Europe GmbH a présenté un nouveau dispositif MOSFET double intégrant des transistors à canal N et à canal P dans un seul boîtier. Conçu pour les applications de commande de moteurs et de commutation de puissance, ce composant vise les équipements industriels et électroniques grand public à espace réduit, où la simplification des circuits, l'efficacité énergétique et la réduction du nombre de composants deviennent des critères de conception essentiels.

Conception MOSFET complémentaire pour les circuits de gestion de puissance
Les concepteurs d'électronique de puissance utilisent fréquemment des combinaisons de MOSFET à canal N et à canal P dans les entraînements de moteurs, les commutateurs de charge et les circuits de distribution d'énergie. L'intégration de ces deux types de transistors dans un seul boîtier peut réduire la surface occupée sur les circuits imprimés (PCB), simplifier l'approvisionnement en composants et diminuer la complexité de l'assemblage.

Le nouveau dispositif associe un MOSFET à canal N et un MOSFET à canal P dans un boîtier compact TSOP6F mesurant 2,9 mm × 2,8 mm × 0,8 mm. Ce boîtier utilise une conception à broches plates adaptée aux processus d'assemblage automatisés et aux cartes électroniques à forte densité.

Les applications visées comprennent la commande monophasée de moteurs à courant continu sans balais (BLDC), la commande de moteurs à courant continu à balais ainsi que les fonctions de commutation de charge dans les équipements électroniques grand public, les contrôleurs industriels et les systèmes d'alimentation électrique.

Faible résistance à l'état passant et équilibrage des pertes
Le MOSFET utilise la technologie de procédé UMOSVIIH de Toshiba pour le transistor à canal N et la technologie UMOSVI pour le transistor à canal P.

L'une des caractéristiques principales du composant réside dans la proximité des valeurs de résistance drain-source à l'état passant. Le MOSFET à canal N atteint une valeur maximale de RDS(ON) de 46 mΩ pour une tension grille-source de 10 V, tandis que le MOSFET à canal P atteint une valeur maximale de RDS(ON) de 45 mΩ pour une tension grille-source de −10 V.

Ces valeurs presque identiques contribuent à équilibrer les pertes de conduction entre les deux transistors. Dans les circuits de commutation complémentaires, des différences importantes de résistance peuvent entraîner une répartition thermique inégale et accroître la complexité de conception. Des caractéristiques de résistance similaires simplifient ainsi l'optimisation des circuits et la gestion thermique.

Réduction de la surface PCB et consolidation des composants
L'intégration de MOSFET complémentaires dans un seul boîtier offre des avantages qui vont au-delà des performances électriques. En remplaçant deux composants discrets par un seul, les concepteurs peuvent réduire l'encombrement sur le circuit imprimé et diminuer le nombre total de composants du système.

Cette approche peut également contribuer à réduire le coût de la nomenclature (BOM) et à simplifier la gestion des stocks. Ces avantages sont particulièrement pertinents pour les appareils électroniques compacts et les systèmes de contrôle industriels où l'espace disponible est limité et où l'efficacité de fabrication constitue une priorité.

Applications dans les systèmes de commande de moteurs
La commande de moteurs représente l'un des principaux domaines d'application des configurations MOSFET complémentaires. Dans les entraînements BLDC et les systèmes à moteurs à balais, les MOSFET sont utilisés pour commuter le courant efficacement tout en minimisant les pertes de puissance.

La réduction des pertes de conduction peut améliorer l'efficacité globale du système et limiter la production de chaleur, un facteur particulièrement important dans les équipements électroniques fermés. Les caractéristiques électriques équilibrées de la paire de MOSFET intégrée peuvent également favoriser un comportement de commutation plus prévisible dans les architectures de commande de moteurs.

Dans les applications de commutation de charge pour les alimentations électriques, le composant peut être utilisé pour contrôler les chemins de distribution d'énergie tout en minimisant les chutes de tension au niveau de l'étage de commutation.

Extension du portefeuille de MOSFET doubles
Ce lancement élargit la gamme de MOSFET doubles TSOP6F de Toshiba, qui comprend plusieurs configurations adaptées à différentes exigences de gestion de puissance. La gamme comprend trois MOSFET doubles à canal N, un MOSFET double à canal P et deux dispositifs MOSFET complémentaires à canal N et canal P.

Cette offre élargie permet aux ingénieurs de sélectionner la combinaison la plus adaptée à leurs exigences en matière de tension, de courant, d'efficacité et de conception sans modifier le format de boîtier.

Tendances de miniaturisation et d'efficacité énergétique des semi-conducteurs
La demande croissante en efficacité énergétique et en systèmes électroniques plus compacts continue d'influencer le développement des semi-conducteurs dans les secteurs de l'automatisation industrielle et de l'électronique grand public. Les stratégies d'intégration MOSFET regroupant plusieurs éléments de commutation dans un seul boîtier sont de plus en plus utilisées pour permettre des conceptions compactes tout en réduisant les pertes énergétiques.

En intégrant des technologies MOSFET complémentaires dans un boîtier à faible encombrement et en maintenant des valeurs de résistance étroitement équilibrées, ce dispositif répond aux exigences actuelles de miniaturisation et d'efficacité énergétique des équipements électroniques modernes.

Contexte supplémentaire
Cette section présente des spécifications techniques et des comparaisons concurrentielles qui ne figuraient pas dans le communiqué de presse original.

Les dispositifs MOSFET complémentaires sont largement proposés par des fabricants de semi-conducteurs tels que Infineon Technologies, Nexperia, onsemi, ROHM Semiconductor et Vishay Intertechnology.

Avec une tension drain-source nominale de 30 V et des valeurs maximales de résistance à l'état passant comprises entre 45 et 46 mΩ, ce dispositif se positionne dans la catégorie des MOSFET basse tension couramment utilisés dans les applications de commande de moteurs et de commutation de charge. Les produits comparables proposés dans des boîtiers TSOP-6, SOT-23-6 et DFN ciblent généralement des plages de tension comprises entre 20 V et 40 V et privilégient de faibles pertes de conduction pour les équipements industriels et les systèmes alimentés par batterie.

L'intégration de MOSFET complémentaires dans un seul boîtier constitue une approche bien établie pour réduire la surface occupée sur les circuits imprimés. Toutefois, l'obtention de valeurs de résistance étroitement appariées entre les canaux N et P demeure un facteur de différenciation important, car elle simplifie l'équilibrage des circuits et la conception thermique. À mesure que les équipements électroniques deviennent plus compacts et plus efficaces sur le plan énergétique, les solutions MOSFET intégrées sont de plus en plus utilisées dans les entraînements de moteurs compacts, les appareils portables, les capteurs industriels et les systèmes embarqués de gestion de l'alimentation.

Publié avec l’assistance de l’IA par Aishwarya Mambet, rédactrice pour Induportals.

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