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Anspruchsvolle Hochleistungsanwendungen in Fahrzeugen erfordern paralleles Schalten

Anspruchsvolle Hochleistungsanwendungen in Fahrzeugen  erfordern paralleles Schalten

Je mehr wir uns in der Entwicklung vollständig autonomen Fahrzeugen annähern, desto umfangreicher wird die Elektrifizierung moderner und kommender Fahrzeuge. In vielen Fällen basiert die Fahrzeugelektronik auf stromsparender Technik. Diese verleiht dem Fahrzeug zusätzliche Datenverarbeitungs- und Erfassungsfähigkeiten, was das Fahren sicherer und einfacher macht.

Daneben ersetzen elektrische und elektronische Systeme einen gewissen Anteil mechanischer und hydraulischer Systeme im Fahrzeug. Diese älteren Systeme, einschließlich Lenkung, Anlassermotoren, Wasser- und Kraftstoffpumpen, waren schwer und verschleißanfällig, was letztlich zu ihrem Versagen führen konnte. Der Austausch dieser riemengetriebenen Pumpen durch Elektromotoren und die zugehörige Steuerelektronik lässt das Fahrzeug sauberer, effizienter, zuverlässiger und leichter werden.

Diese Elektromotoren benötigen jedoch erhebliche Leistung. Eine Lösung wäre, MOSFETs parallel zu schalten, um große Ströme zu steuern. Die Parallelschaltung von MOSFETs ist keine neue Technik, erfordert jedoch ein sorgfältiges Schaltkreisdesign. Besonders ist auf die Schaltzeitdifferenz zwischen parallel geschalteten MOSFETs zu achten. Je größer der Unterschied bei der Schaltzeit, desto größer ist das Ungleichgewicht der Schaltverluste zwischen den parallel geschalteten Bausteinen. Schaltet ein MOSFET früher ein oder später aus als die anderen parallelen MOSFETs, konzentriert sich der Schaltverlust um diesen einzelnen MOSFET, mit möglicherweise schädlichen Folgen.

Um dieses Problem zu beheben, bietet Toshiba mit dem TK160F10N1L einen neuen 100V, 160A Leistungs-MOSFET an, der eine strengere Spezifikation bezüglich der Schwellenspannung (Uth) bietet als vorherige MOSFETs. Mit eine Schwellenspannung von min2,5V/max3,5V verglichen mit min2V/max4V seines Vorgängers eignet sich der TK160F10N1L ideal zum Schalten hoher Leistungen in Fahrzeugen, da Schaltverluste gleichmäßiger unter den parallel geschalteten MOSFETs verteilt werden.

Toshiba bietet ein umfassendes Whitepaper zum Download an. Es beschäftigt sich mit der Entwicklung von Stromversorgungen für die Automobilelektronik und der neuen Generation von MOSFETs, mit denen sich diese Herausforderungen bewältigen lassen. Weitere Informationen unter:

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