会社ブログについて Infineon TDA22560 OptiMOS™ 90A 熱性能を備えた統合パワーステージ

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.はインフィニオンを供給していますTDA22560OptiMOS™ 90 最高クラスの効率と熱性能を提供する統合パワーステージ。

インフィニオンTDA22560は、POWERSTAGE CE シリーズに属する高性能 90 A 統合パワーステージで、実証済みの OptiMOS™ パワー MOS テクノロジーを備えています。高電圧および低電圧 MOSFET をインテリジェントなゲート ドライバー回路と統合し、従来のディスクリート コンポーネント ソリューションに伴う複雑な設計を排除します。卓越した電気性能と革新的な熱アーキテクチャにより、マルチフェーズ VRM 電源システムに推奨されるコンポーネントとなっており、CPU、GPU、ASIC などのコア チップの大電流、低電圧電源要件を完全に満たし、高電力密度と長期動作信頼性のバランスを保ちます。

I. 中核的な位置付けと統合の利点TDA22560

TDA22560 は、高周波、多相降圧変換トポロジ向けに特別に設計されたモノリシック電力段です。最大90Aの連続出力電流定格を備え、インフィニオンのデジタルメインコントローラのXDPEシリーズとシームレスに統合して、高効率で安定したマルチフェーズDC-DC電源システムを構築します。従来のディスクリート MOSFET とドライバのソリューションと比較して、このデバイスは、スイッチング トランジスタ、ドライバ回路、センシング回路、および保護ユニットを 1 つのパッケージ内に組み合わせた、高度に統合された設計を特徴としています。これにより、外部コンポーネントの数が大幅に削減され、BOM コストと PCB の設置面積が効果的に削減されると同時に、ディスクリート ソリューションに伴う配線干渉やパラメータの逸脱などの問題が回避され、電源システムの一貫性と安定性が大幅に向上します。

インフィニオン独自のOptiMOS™半導体プロセスを活用したこのデバイスは、低伝導損失と低スイッチング損失という二重の利点を実現します。 2 MHzの高周波スイッチング条件下でも優れた変換効率を維持し、最新のハイエンド電源の高周波化と小型化の傾向に沿って、データセンターや産業用コンピューティングプラットフォームにおける低消費電力と高耐久性の厳しい要件を満たします。

II.の主要な電気的性能パラメータTDA22560

正確なパラメータ調整のおかげで、TDA22560 はハイエンドの大電流電源シナリオの大部分に適しています。その中心的な電気パラメータは、さまざまなシナリオに対する優れた適応性とパフォーマンスの冗長性を提供します。具体的なコア仕様は次のとおりです。

- 定格出力電流: 連続90A、短期間のピーク電流サージに耐え、プロセッサーの突然の負荷変化の要求に対応します。

- 入力電圧範囲: 4.25V～16V、サーバー、産業機器、通信機器の主流のバス電圧をカバー

- 出力電圧範囲: 225mV ～ 5.5V、CPU および GPU の低電圧、高電流電源要件に正確に適合

- 最大スイッチング周波数: 2MHz、高周波動作をサポートし、関連するインダクタとコンデンサのサイズを縮小し、システムの電力密度を向上させます。

- 動作温度範囲: -40°C ～ +125°C、要求の厳しいさまざまな産業およびコンピューティングのシナリオに適した広い温度範囲

- プロセス特性: OptiMOS™ トレンチ技術に基づいており、極めて低いオン抵抗とゲート電荷を実現し、スイッチング損失と伝導損失を大幅に削減します。

Ⅲ．コアの熱性能と熱アーキテクチャ設計TDA22560

高電流パワーデバイスの主な課題は、重負荷条件下での熱の蓄積であり、デバイスのディレーティング、性能低下、さらには熱損傷を容易に引き起こす可能性があります。のTDA22560は、プロセスの最適化、革新的なパッケージング熱設計、多次元熱経路を組み合わせた 3 つのアプローチを通じてこの問題に対処し、連続 90A 動作の熱要件を完全に満たす業界をリードする熱管理機能を実現します。

プロセスレベルの熱損失の最適化

このデバイスは、インフィニオンの次世代 OptiMOS™ パワーチッププロセスを利用しています。チップのトレンチ構造とドーピングプロセスを最適化することで、MOSFETのオン抵抗とスイッチング損失を大幅に低減し、ソース動作中のジュール熱とスイッチング熱の発生を最小限に抑えます。従来のパワー MOS ソリューションと比較して、同一の 90A 大電流動作条件下では、TDA22560自身の熱損失を 15% 以上削減し、熱の蓄積を効果的に最小限に抑え、熱応力を根本的に軽減することで、高温環境での連続動作の基礎を築きます。さらに、このプロセスは優れた温度安定性を実現し、ジャンクション温度の上昇に伴うパラメータのドリフトを最小限に抑え、温度上昇による損失増大の悪循環を防ぎます。

革新的なデュアルパス熱設計

のTDA22560インフィニオンのカスタマイズされた高効率サーマルパッケージを利用し、従来の一方向熱放散の制限から解放されます。上面の熱放散と下面の PCB 熱放散を組み合わせたデュアルパス熱伝導モードをサポートし、包括的な熱経路を作成します。デバイスの底部には、大きな露出したサーマルパッドがあり、PCB 上の高銅箔領域およびサーマルビアに直接接合することができ、チップコアから PCB 基板に熱を急速に伝導し、受動的冷却のために大きな銅箔領域を利用します。パッケージの上部には、従来のパワーデバイスパッケージの熱伝導率をはるかに超える熱伝導性の高い成形材料が使用されており、表面実装ヒートシンクやヒートスプレッダなどの外部冷却コンポーネントと直接統合して、アクティブで強化された冷却を実現できます。

このデュアルパス熱設計は、コンパクトな PCB レイアウトにおける不十分な熱放散という課題を完全に解決し、コア接合部から周囲環境まで、および接合部からパッケージまでの熱抵抗を大幅に低減します。これにより、90A 定格電流の連続出力が安定した標準となり、片面の熱ボトルネックによって引き起こされる性能制限が回避されます。

熱抵抗パラメータと高温性能

優れた熱アーキテクチャとプロセスの最適化により、TDA22560は優れた熱抵抗パラメータを誇り、ジャンクションからケースまでの熱抵抗とジャンクションから周囲までの熱抵抗の両方が 90A 電力クラスのデバイスのトップクラスにランクされています。標準的な PCB レイアウトと従来の空冷条件下では、デバイスが全負荷 (90A) で継続的に動作する場合、大きな熱の蓄積がなく、ジャンクション温度を安全な範囲内に安定して維持できます。高温の密閉環境や低風量などの過酷な条件下でも、過熱による大幅な効率低下がなく、定格出力性能を維持できます。さらに、このデバイスには、チップのジャンクション温度を継続的に監視する高精度の温度検知ユニットが組み込まれており、システムの熱管理戦略と負荷電流制限の調整をサポートするための正確なデータを提供します。

4.TDA22560高温、大電流の動作条件に適した包括的な保護メカニズム

高電流、高温、高周​​波数の動作シナリオに関連する安全リスクに対処するために、TDA22560は、インテリジェントな保護機能の完全なスイートを統合し、優れた熱性能を補完して、システムの長期安定した動作を保証します。コア保護機能には、過熱保護、過電流保護、入力低電圧ロックアウト、短絡保護が含まれます。極度の負荷や異常な放熱によりジャンクション温度がしきい値を超えると、過熱保護メカニズムが迅速に反応して出力を自動的に制限し、熱破壊やデバイスの損傷を防ぎます。過電流および短絡保護は異常な電流を瞬時に遮断し、高電流サージによるチップや下流の負荷の焼損を防ぎます。これらの複数の保護メカニズムと効率的な熱管理システムの相乗効果により、デバイスは高負荷、高温、過渡動作条件下でも優れた信頼性を維持します。

V. の典型的なアプリケーション シナリオTDA22560

90A の大電流出力機能、2MHz の高周波性能、卓越した熱管理、高統合性を備えたこの製品は、TDA22560さまざまなハイエンドの大電流 DC-DC 電源アプリケーションで広く使用されています。主な応用分野は次のとおりです。

- データセンターおよび AI サーバー: CPU、GPU、AI アクセラレータ カードに多相の大電流安定化電源を供給し、高負荷下での連続動作の需要に対応します。

- 高性能コンピューティング機器: HPC コンピューティング ホストおよび産業用サーバー用のコア電源モジュール。計算負荷下でも安定した電力出力を保証します。

- 産業用コンピューティングおよび組み込みプラットフォーム: 過酷な産業環境における産業用制御マザーボードおよび組み込みコンピューティング デバイス用の電源で、幅広い温度範囲と高い安定性の要件を満たします。

- ネットワーク・通信機器：高周波・長時間動作要件を満たすハイエンドスイッチ、ルーター等の通信機器向け大電流電源システム

VI.概要TDA22560の総合的な利点

Infineon TDA22560 OptiMOS™ 90A統合パワーステージは、OptiMOS™コアプロセスを性能基盤として活用し、主な利点として双方向の高効率熱アーキテクチャを特長としており、大電流、高効率、堅牢な熱管理、高統合、高信頼性における包括的なブレークスルーを実現します。同クラスのディスクリート ソリューションや標準の統合パワー ステージと比較して、電源システムの設計を簡素化し、システム全体のコストと設置面積を削減するだけでなく、極端な熱最適化により、大電流パワー デバイスの高温安定性が低いという業界全体の課題にも対処します。高周波、重負荷、広い温度範囲を伴う厳しい条件下でも持続的で安定した動作が可能で、ハイエンドのマルチフェーズ VRM 電源システムに推奨されるコア コンポーネントであり、コンピューティング、産業、通信分野にわたるハイエンド機器の電源アップグレードに信頼できる技術サポートを提供します。