在日新月異的電力電子行業(yè)，對(duì)更高效、更強(qiáng)大、更緊湊元器件的需求持續(xù)存在。對(duì)于新一代硅基MOSFET，英飛凌進(jìn)行了巨大的研發(fā)投入，以重新定義系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)，使其在廣泛的電力電子應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)更高功率密度和效率。

在英飛凌，CoolMOS? 8的推出意味著這些投入已經(jīng)取得了成效。它是一項(xiàng)先進(jìn)的MOSFET技術(shù)，集成快速體二極管，能夠讓設(shè)計(jì)人員和工程師前所未有地獲益。該技術(shù)是對(duì)英飛凌現(xiàn)有寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)的有力補(bǔ)充，將對(duì)數(shù)據(jù)中心、可再生能源和消費(fèi)電子等行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

在了解關(guān)鍵特性和益處之前，我們先來(lái)看看CoolMOS? 8的起源。CoolMOS? 8是英飛凌新一代硅基MOSFET技術(shù)，旨在取代現(xiàn)有的高/低功率開(kāi)關(guān)電源（SMPS）的CoolMOS? 7產(chǎn)品系列。它是CoolGaN?和CoolSiC?寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)的有力補(bǔ)充。該產(chǎn)品組合將使設(shè)計(jì)人員能夠滿足不同類(lèi)型的電力電子應(yīng)用需求。（找元器件現(xiàn)貨上唯樣商城）CoolMOS? 8主要面向消費(fèi)和工業(yè)終端市場(chǎng)；這意味著，該系列并未包含適用于汽車(chē)應(yīng)用的器件。汽車(chē)應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員可以繼續(xù)使用現(xiàn)有的車(chē)規(guī)級(jí)CoolMOS? 7器件。

CoolMOS? 8的創(chuàng)新之處在于，該系列所有器件中都集成了快速體二極管，使得設(shè)計(jì)人員能將該系列產(chǎn)品用于目標(biāo)應(yīng)用中的所有主要拓?fù)洹?00 V CoolMOS? 8產(chǎn)品系列具有完善的產(chǎn)品組合，英飛凌最先將供應(yīng)直插封裝、表面貼裝和頂部冷卻（TSC）器件。CoolMOS? 8 MOSFET還比同類(lèi)競(jìng)品具有更高的電流處理能力，且擁有最小的導(dǎo)通電阻（RDS(on)）與面積乘積。

但這對(duì)設(shè)計(jì)人員和工程師意味著什么呢？CoolMOS? 8在最終面向消費(fèi)和工業(yè)市場(chǎng)推出后，將大大簡(jiǎn)化英飛凌客戶的產(chǎn)品選型；因?yàn)橄啾纫延械腃oolMOS? 7產(chǎn)品系列，它的產(chǎn)品數(shù)量減少了50%以上。在CoolMOS? 7產(chǎn)品系列下，擁有快速體二極管的器件通過(guò)在產(chǎn)品名稱中包含“FD”來(lái)進(jìn)行區(qū)分。CoolMOS? 8系列下的所有產(chǎn)品都擁有快速體二極管（無(wú)論導(dǎo)通電阻（RDS(on)）值為何），這意味著它無(wú)需再遵循之前的命名規(guī)則。

當(dāng)前供應(yīng)的600 V CoolMOS? 8產(chǎn)品組合（2024年）

CoolMOS? 8 的關(guān)鍵特性

上面我們回顧了一些產(chǎn)品開(kāi)發(fā)背景和原理，現(xiàn)在我們來(lái)看看CoolMOS? 8的一些關(guān)鍵特性。這包括用于諧振拓?fù)涞淖罴芽焖袤w二極管性能，先進(jìn)芯片焊接技術(shù)，以及創(chuàng)新的頂部冷卻（TSC）封裝技術(shù)。

相比CoolMOS? 7系列同類(lèi)器件，CoolMOS? 8技術(shù)的關(guān)斷損耗（Eoss）降低10%，輸出電容（Coss）降低50%。CoolMOS? 8器件相比CoolMOS? 7還將熱阻降低至少14%，大大改進(jìn)了熱性能。能夠?qū)崿F(xiàn)這一改進(jìn)，是因?yàn)槭褂昧擞w凌專(zhuān)有的互連技術(shù)（.XT），該技術(shù)提高了將硅芯片連接至引線框架時(shí)的熱導(dǎo)率。這些性能優(yōu)勢(shì)使得CoolMOS? 8比CoolMOS? 7 具有更高效率。

（3.3 kW）LLC級(jí)與（2.5 kW）PFC級(jí)之間的相對(duì)效率比較

CoolMOS? 8 MOSFET采用的創(chuàng)新ThinTOLL 8 × 8封裝，相比ThinPAK 8 × 8封裝具有更優(yōu)的性能，有助于保持引腳兼容性。ThinTOLL 8 × 8封裝占板面積小，有助于實(shí)現(xiàn)高功率密度；且充分利用了英飛凌先進(jìn)的互連技術(shù)，提高了熱性能。ThinTOLL封裝盡管尺寸小巧，但在電路板溫度循環(huán)試驗(yàn)中的故障率與采用TOLL封裝的器件非常接近，且二者具有幾乎相同的性能因數(shù)。

新ThinTOLL 8 × 8封裝與ThinPAK 8 × 8封裝的尺寸比較

封裝的升級(jí)不僅有助于實(shí)現(xiàn)大批量組裝和改進(jìn)電路板設(shè)計(jì)，還通過(guò)幫助實(shí)現(xiàn)高引腳數(shù)器件的全自動(dòng)處理，使得在成本高昂的組裝工廠進(jìn)行光學(xué)焊接檢測(cè)更容易。憑借在最近七年里累計(jì)交付的超過(guò)67億顆器件中，僅有過(guò)5次現(xiàn)場(chǎng)故障，CoolMOS? 8無(wú)疑鞏固了英飛凌在可靠性方面的卓越聲譽(yù)。

對(duì)系統(tǒng)集成的益處

CoolMOS? 8對(duì)系統(tǒng)集成的益處，可通過(guò)英飛凌利用該系列器件進(jìn)行的參考設(shè)計(jì)來(lái)證明。例如，一臺(tái)3.3 kW高頻率和超緊湊整流器可達(dá)到97.5%的效率，以及95 W/in3的功率密度，尺寸為1U時(shí)也是如此。能達(dá)到如此高的工作效率和功率密度，是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中聯(lián)合使用了CoolMOS? 8、CoolSiC?及CoolGaN? 技術(shù)；它采用了創(chuàng)新的集成式平面磁性結(jié)構(gòu)，并對(duì)圖騰柱功率因數(shù)校正（PFC）級(jí)和半橋GaN LLC DC/DC功率變換級(jí)進(jìn)行完全數(shù)字化控制。

單獨(dú)提供的2.7 kW配套評(píng)估板展示了利用無(wú)橋圖騰柱PFC和LLC DC/DC功率變換級(jí)構(gòu)建的高效率（>96%）電源裝置（PSU）。這一高功率密度的設(shè)計(jì)聯(lián)合使用了650 V CoolSiC?和600 V CoolMOS? 8開(kāi)關(guān)技術(shù)。該P(yáng)SU可利用XMC1404控制器（控制PFC級(jí)）和XMC4200控制器（控制LLC級(jí)）進(jìn)行數(shù)字化控制，使得可以控制和調(diào)整PFC開(kāi)關(guān)頻率，以進(jìn)一步減小電感器尺寸，和/或降低功耗。試驗(yàn)表明，該P(yáng)SU在高負(fù)載條件下的效率提高了0.1%，使其相比利用CoolMOS? 7 MOSFET構(gòu)建的類(lèi)似設(shè)計(jì)，擁有更低功耗和更好的散熱性能。

當(dāng)前供應(yīng)的評(píng)估板（2.7-kW PSU和3.3-kW HD/HF SMPS）

主要應(yīng)用

CoolMOS? 8器件是工業(yè)和消費(fèi)市場(chǎng)中不同SMPS應(yīng)用的理想選擇。但它們?nèi)匀挥绕溥m用于數(shù)據(jù)中心和可再生能源等重要終端市場(chǎng)。在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用領(lǐng)域，CoolMOS? 8通過(guò)實(shí)現(xiàn)利用硅器件可能達(dá)到的、盡可能最高的系統(tǒng)級(jí)功率密度，來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員達(dá)成能源效率和總擁有成本目標(biāo)。在可再生能源應(yīng)用領(lǐng)域，采用頂部冷卻（TSC）封裝的CoolMOS? 8器件，可幫助減小系統(tǒng)尺寸和降低解決方案成本。

面向目標(biāo)應(yīng)用的DDPAK和QDPAK封裝產(chǎn)品

由于600 V CoolMOS? 8還擁有極低的導(dǎo)通電阻（RDS(on)）值（7 mΩ），因此在日益壯大的固態(tài)繼電器應(yīng)用（S4）市場(chǎng)，它適合作為替代CoolSiC? 的、更具性價(jià)比的技術(shù)。相比機(jī)械繼電器，固態(tài)繼電器擁有更快開(kāi)關(guān)速度，不產(chǎn)生觸點(diǎn)拱起或彈跳，因而能夠延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命。它們還具有良好的抗沖擊、抗振動(dòng)能力，以及低噪聲。

另外，通過(guò)將CoolMOS? 8與CoolSiC? 器件結(jié)合使用，設(shè)計(jì)人員還可優(yōu)化系統(tǒng)級(jí)性價(jià)比。對(duì)于2型壁掛式充電盒、輕型電動(dòng)交通工具、無(wú)線充電器、電動(dòng)叉車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)和專(zhuān)業(yè)工具充電，CoolMOS? 8還可幫助實(shí)現(xiàn)更具成本競(jìng)爭(zhēng)力的設(shè)計(jì)。在更寬泛的消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用領(lǐng)域，CoolMOS? 8可讓終端產(chǎn)品更容易滿足靜電放電要求，并助力實(shí)現(xiàn)更靈活的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，頂部冷卻（TSC）封裝還有助于進(jìn)一步降低組裝成本，并提高功率密度。

與先進(jìn)MOSFET設(shè)計(jì)有關(guān)的下一步計(jì)劃

我們不久就會(huì)推出用于驅(qū)動(dòng)CoolMOS? 8 MOSFET的新一代柵極驅(qū)動(dòng)器，使其能夠在開(kāi)關(guān)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的RDS(on)性能。這些EiceDRIVER?柵極驅(qū)動(dòng)器將具有單極驅(qū)動(dòng)能力，以及封裝共模瞬變抗擾度（@600 V），能夠幫助簡(jiǎn)化系統(tǒng)認(rèn)證與合規(guī)。由于厚度減小，CoolMOS? 8器件非常適合使用QDPAK TSC封裝，甚至可被置于散熱片的下面。英飛凌還計(jì)劃在未來(lái)幾年內(nèi)推出采用多種不同封裝的CoolMOS? 8 MOSFET。

600 V CoolMOS? 8新一代硅基MOSFET技術(shù)的推出，推動(dòng)電力電子領(lǐng)域取得了一次重大進(jìn)展。集成快速體二極管、先進(jìn)芯片焊接技術(shù)以及創(chuàng)新封裝技術(shù)等重要配置，凸顯出英飛凌致力于提供先進(jìn)解決方案以滿足設(shè)計(jì)人員和工程師的更高需求的堅(jiān)定決心。通過(guò)極低的現(xiàn)場(chǎng)故障率可以證明，這項(xiàng)技術(shù)還具有良好的熱性能及可靠性。

隨著CoolMOS? 8器件逐漸出現(xiàn)在不同的SMPS應(yīng)用中，尤其是數(shù)據(jù)中心和可再生能源等應(yīng)用領(lǐng)域，它們將幫助實(shí)現(xiàn)更節(jié)能、更緊湊和更具性價(jià)比的設(shè)計(jì)。未來(lái)，通過(guò)充分發(fā)揮CoolMOS? 8 MOSFET與即將推出的新一代柵極驅(qū)動(dòng)器之間的協(xié)同作用，英飛凌將采取一體化方法來(lái)推進(jìn)MOSFET的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。這一旅程將幫助鞏固英飛凌的半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)先地位，并為未來(lái)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

審核編輯 黃宇