Firmenblog über Infineon BSC500N20NS3G 200V OptiMOS™ 3 N-Kanal-Leistungs-MOSFET Transistor

Infineon BSC500N20NS3G 200V OptiMOS™ 3 N-Kanal-Leistungs-MOSFET-Transistor

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd., als führender Anbieter in der Elektronikkomponentenindustrie lagert und liefert kontinuierlich die hochleistungsfähigen BSC500N20NS3G 200V OptiMOS™ 3 N-Kanal-Leistungs-MOSFET-Transistoren von Infineon.

【Produktübersicht und Kernmerkmale】

Der BSC500N20NS3G 200V OptiMOS™ MOSFET-Transistor ist eine hochmoderne Benchmark-Technologie, ideal für die synchrone Gleichrichtung in 48V-Systemen, DC-DC-Wandlern, unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) und Wechselrichtern für DC-Motorantriebe.

In Bezug auf die elektrischen Kernparameter weist der BSC500N20NS3G eine Drain-Source-Durchbruchspannung (Vdss) von 200 V und eine Dauer-Drain-Stromfähigkeit (Id) von 24 A auf, was ihn als Produkt der mittleren bis hohen Spannung in der Kategorie der Leistungs-MOSFETs positioniert. Sein Einschaltwiderstand (RDS(on)) ist mit typischerweise 42 mΩ extrem niedrig, was eine hervorragende Leistung in Bezug auf Leitungsverluste ermöglicht. Das Bauelement unterstützt eine Gate-Source-Spannung (Vgs) von ±20 V mit einer Gate-Schwellenspannung (Vgs(th)) von 2 V, wodurch es für verschiedene Ansteuerungs-Schaltungsdesigns geeignet ist. In Bezug auf das Schaltverhalten weist dieser MOSFET eine Gate-Ladung (Qg) von 20 nC und eine extrem niedrige Gate-Drain-Ladung (Qgd) auf, kombiniert mit einer Fallzeit von nur 7 ns und einer Anstiegszeit von 5 ns, was eine effiziente Schaltleistung gewährleistet.

Aus thermischer Sicht hat der BSC500N20NS3G eine Verlustleistung (Pd) von bis zu 96 W und einen weiten Betriebstemperaturbereich (-55°C bis +150°C), wodurch er für Anwendungen unter verschiedenen Umgebungsbedingungen geeignet ist. Das im Bauelement verwendete TDSON-8-Gehäuse (auch bekannt als PG-TDSON-8) ist kompakt (5,9 mm × 5,15 mm × 1,27 mm) und spart nicht nur Leiterplattenfläche, sondern optimiert auch die thermische Leistung. Dieses Gehäuseformat unterstützt die Oberflächenmontage (SMD/SMT), was die automatisierte Produktion erleichtert, und bietet gleichzeitig mehrere Verpackungsoptionen wie Cut Tape, MouseReel und Reel, um den Anforderungen verschiedener Produktionsskalen gerecht zu werden.

Die Kernvorteile der OptiMOS™ 3-Technologie von Infineon werden im BSC500N20NS3G voll demonstriert:

Branchenführender RDS(on): Erreicht einen extrem niedrigen Einschaltwiderstand durch optimierte Trench-Gate-Struktur

Niedrigstes Qg und Qgd: Reduziert die Ansteuerungsverluste und erhöht das Potenzial der Schaltfrequenz

Weltweit bester FOM (Gütefaktor): Eine Leistungskennzahl, die die Leitungs- und Schaltverluste umfassend bewertet

RoHS-konform und halogenfrei: Erfüllt Umweltanforderungen mit einer Feuchtigkeitsempfindlichkeitsbewertung von MSL Level 1

【Spezifikationen】

Transistorpolarität: N-Kanal

Anzahl der Kanäle: 1 Kanal

Vds - Drain-Source-Durchbruchspannung: 200 V

Id - Dauer-Drain-Strom: 24 A

Rds On - Drain-Source-Widerstand: 42 mΩ

Vgs - Gate-Source-Spannung: -20 V, +20 V

Vgs th - Gate-Source-Schwellenspannung: 2 V

Qg - Gate-Ladung: 20 nC

Minimale Betriebstemperatur: -55°C

Maximale Betriebstemperatur: +150°C

Pd - Verlustleistung: 96 W

Kanalmodus: Anreicherungsmodus

Konfiguration: Einzelkanal

Fallzeit: 7 ns

Vorwärtstranskonduktanz - Minimalwert: 19 S

Höhe: 1,27 mm

Länge: 5,9 mm

Produkttyp: MOSFET

Anstiegszeit: 5 ns

Typische Ausschaltverzögerungszeit: 28 ns

Typische Einschaltverzögerungszeit: 14 ns

Breite: 5,15 mm

Einheitsgewicht: 120,300 mg

【Technische Vorteile und Leistungsanalyse】

Niedriger Einschaltwiderstand und hoher Wirkungsgrad sind die herausragendsten technischen Merkmale des BSC500N20NS3G. Der typische RDS(on) dieses Bauelements bei einer Umgebungstemperatur von 25°C beträgt nur 42 mΩ, was in der 200-V-Spannungsklasse der MOSFETs führend ist. Ein niedriger Einschaltwiderstand führt direkt zu geringeren Leitungsverlusten, insbesondere bei Anwendungen mit hohem Strom. Bei einem Nennstrom von 24 A beträgt der Leitungsverlust beispielsweise nur P = I² × R = 24² × 0,042 ≈ 24,2 W, was 15-20 % niedriger ist als bei vergleichbaren Konkurrenzprodukten. Dieser hohe Wirkungsgrad macht den BSC500N20NS3G besonders geeignet für Anwendungen im Dauerbetrieb, wie z. B. Motorantriebe und Stromversorgungssysteme.

In Bezug auf das Schaltverhalten weist der BSC500N20NS3G außergewöhnliche dynamische Eigenschaften auf. Mit einer Gesamtgate-Ladung (Qg) von 20 nC und einer extrem niedrigen Gate-Drain-Ladung (Qgd) erreicht das Bauelement schnelle Schaltübergänge – Anstiegszeit von nur 5 ns und Fallzeit von 7 ns. Solche schnellen Schaltgeschwindigkeiten reduzieren die Schaltverluste erheblich, insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen. In Bezug auf die typischen Schaltverzögerungszeiten beträgt die Einschaltverzögerung (td(on)) 14 ns und die Ausschaltverzögerung (td(off)) 28 ns. Diese Parameter stellen zusammen sicher, dass das Bauelement auch bei Schaltfrequenzen von mehreren hundert kHz einen effizienten Betrieb aufrechterhalten kann. Für Ingenieure, die synchrone Gleichrichtung oder Hochfrequenz-DC-DC-Wandler entwerfen, bedeuten diese Eigenschaften, dass kleinere magnetische Bauteile und Filterkondensatoren verwendet werden können, wodurch die Systemgröße und die Kosten reduziert werden.

Das Wärmemanagement ist ein weiterer wichtiger Vorteil des BSC500N20NS3G. Das Bauelement verwendet ein optimiertes TDSON-8-Gehäuse mit hervorragenden Wärmeableitungspfaden. Das großflächige Drain-Pad auf der Unterseite des Gehäuses kann direkt auf die Leiterplatte gelötet werden, wobei die Kupferschichten der Leiterplatte als Kühlkörper für eine effiziente Wärmeableitung genutzt werden. In praktischen Anwendungen reduziert dieses Gehäusedesign den thermischen Übergangswiderstand (RθJA) von der Sperrschicht zur Umgebung erheblich, wodurch das Bauelement bei höheren Umgebungstemperaturen betrieben oder größere Ströme verarbeiten kann. In Kombination mit einem weiten Betriebstemperaturbereich von -55°C bis +150°C ist der BSC500N20NS3G ideal für raue Umgebungsanwendungen wie industrielle Automatisierungsgeräte und elektronische Automobilsysteme.

【Typische Anwendungsszenarien】

Der BSC500N20NS3G hat mit seinen hervorragenden elektrischen Eigenschaften und seiner Zuverlässigkeit in zahlreichen Bereichen der Leistungselektronik weite Verbreitung gefunden. Von industriellen Netzteilen bis hin zu Automobilsystemen, von Kommunikationsgeräten bis hin zu Unterhaltungselektronik bietet dieser 200-V-OptiMOS™ 3 Leistungs-MOSFET effiziente Lösungen.

Anwendungen mit synchroner Gleichrichtung sind der primäre Anwendungsbereich für den BSC500N20NS3G. In modernen Schaltnetzteilen (SMPS), insbesondere AC-DC-Netzteilen und Servernetzteilen, hat die synchrone Gleichrichtungstechnologie die traditionelle Schottky-Dioden-Gleichrichtung ersetzt und den Wirkungsgrad erheblich verbessert. Der niedrige Einschaltwiderstand (42 mΩ) und die schnellen Body-Dioden-Eigenschaften des BSC500N20NS3G machen ihn zu einer idealen Wahl für die synchrone Gleichrichtung auf der Sekundärseite. In realen Designs kann dieser MOSFET in Verbindung mit Steuer-ICs wie dem UCC24612 verwendet werden, um einen Gesamtwirkungsgrad von über 92 % in einem 12-V/20-A-Ausgangsnetzteil zu erzielen, was eine Verbesserung von 3-5 Prozentpunkten gegenüber Diodengleichrichtungsschemata darstellt. Für hochdichte Netzteildesigns können mehrere BSC500N20NS3G-Bauelemente parallel verwendet werden, um hohe Stromanforderungen zu erfüllen und gleichzeitig einen geringen Temperaturanstieg aufrechtzuerhalten.

Die Motorsteuerung in 48-V-110-V-Systemen ist ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich. Mit der Entwicklung der industriellen Automatisierung werden 48-V-BLDC-Motoren zunehmend in Robotern, AGVs und Elektrowerkzeugen eingesetzt. Die 200-V-Spannungsfestigkeit des BSC500N20NS3G bietet einen ausreichenden Spannungsspielraum für 48-V-Systeme, und seine schnellen Schalteigenschaften unterstützen hohe PWM-Frequenzen (typischerweise 50-100 kHz), was eine sanftere Motorsteuerung und eine geringere Drehmomentwelligkeit ermöglicht. In einem typischen dreiphasigen bürstenlosen Motortreiber bilden sechs BSC500N20NS3G-Bauelemente einen Vollbrücken-Wechselrichter, der in Kombination mit Gatetreibern wie dem IR2106S Motorlasten von bis zu 2 kW antreiben kann. Die niedrige Qg-Eigenschaft des MOSFET ermöglicht auch die Stromversorgung über eine einfache Bootstrap-Schaltung, wodurch das Design der isolierten Stromversorgung vereinfacht wird.

Im Bereich der isolierten DC-DC-Wandler liefert der BSC500N20NS3G hervorragende Ergebnisse. Solche Wandler werden häufig in Telekommunikationsgeräten, industriellen Steuerungssystemen und medizinischen Geräten eingesetzt und bieten eine elektrische Trennung zwischen Eingang und Ausgang. In LLC-Resonanzwandler-Topologien reduzieren die schnellen Body-Dioden- und niedrigen Ausgangskapazitäts (Coss)-Eigenschaften des BSC500N20NS3G die Schaltverluste erheblich, wodurch der Wandler mit hohen Frequenzen von 200-400 kHz betrieben werden kann, wodurch die Größe von Transformatoren und Filterkomponenten erheblich reduziert wird. Für isolierte DC-DC-Module mittlerer Leistung im Bereich von 100 bis 300 W erreicht die Verwendung dieses MOSFET einen Spitzenwirkungsgrad von über 94 %, was den Anforderungen des 80Plus Titanium-Standards entspricht.

Auch unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme (USV) profitieren von der hohen Leistung des BSC500N20NS3G. Die Wechselrichterstufe von Online-USV-Systemen benötigt effiziente und zuverlässige Leistungsschalter, um die Versorgung kritischer Lasten mit sauberem Wechselstrom bei Netzausfällen sicherzustellen. Der BSC500N20NS3G wird im Wechselrichterbrückenzweig von 1-3-kVA-USV-Systemen verwendet, wobei seine 200-V-Spannungsfestigkeit ausreicht, um 170 Vpk AC-Ausgang zu verarbeiten, während sein niedriger Einschaltwiderstand den Energieverlust während der Batterieentladung reduziert und die Backup-Zeit verlängert. Im Vergleich zu herkömmlichen IGBT-Lösungen erzielen USV-Wechselrichter mit dem BSC500N20NS3G eine Effizienzsteigerung von 2-3 % und reduzieren gleichzeitig die Anforderungen an das Wärmemanagement.

Weitere Anwendungen sind:

Elektronische HID-Lampen-Vorschaltgeräte: Nutzt schnelle Schalteigenschaften für den Hochfrequenzantrieb und eliminiert sichtbares Flimmern

Klasse-D-Audioverstärker: Unterstützt hohe PWM-Frequenzen, reduziert THD und verbessert die Audioqualität

LED-Beleuchtungsnetzteile: Wird in Konstantstrom-Treiberschaltungen verwendet, um die Energieeffizienz und Zuverlässigkeit zu erhöhen

Controller für Elektrofahrräder: Bietet eine effiziente Stromumwandlung in 48-V-Systemen und verlängert die Akkulaufzeit