无引线MOSFET电源组的开关损耗接近于GaN材质

现在的半导体技术支持设计者实现了更快的开关速度和更低的损耗，一种新型无引线电源组降低了运行时的电阻并接近于类似GaN的开关损耗，这在硬件开关应用里是重大的进步。

新型可用的SMD电源半导体支持快速开关并降低了存在于类似TO220 和 TO247关联组的分立式引线的寄生电感，但是，SMD应用的最大的挑战在于热量管理。

这也特别存在于大功率PFC电路，所以许多工程师在这类应用里更倾向于TO220 和TO247。现在，新型可用的匹配最新一代的超结MOSFET技术的TO-LeadLess (TOLL) 电源组可以应用大功率PFC电路到SMD电源半导体。

这些封装改进对实际应用带来的效益也很重要，因此TOLL封装应运而生。TOLL是最近为改进大功率、大电压和高稳定性的应用而开发的SMD封装，这得益于很多来自工业和汽车的成功应用中的经验。

小型的TOLL封装适用于当前大电容、低热阻、低余热的紧凑型SMPS设计，这可以让设计者开发更高效率的系统，而且TOLL设备没有引线的寄生电感抵消驱动电压和降低引线组效率，比如TO-247。

CoolMOS G7

封装技术在CoolMOS生产过程中很重要，这得益于对1999年问世的新型孔结构的大量开发应用，，CoolMOS最近16亿的销售数据里只有38个有问题，这概率已经说明该技术是非常成熟了。

G7硅技术是对650V CoolMOS C7 的改进，650V CoolMOS C7 在2013年初替换了CoolMOS CP，G7硅技术的一项主要特性是降低了EOSS，当设备每次收到正门极信号启动时，这部分能量在硬件开关应用（例如PFC）中被转换成了热量及余热。

如图2所示，G7比C7降低了15%的EOSS（储存在输出电容中的能量），而C7的过程中比之前的技术已经降低了50%，如3所示C7过程中EOSS的改进。

正好在33mΩ，MOSFETs在新设备家族中对任何650 V SMD设备都可以提供最低的RDS(ON) ，这使得它们适合替换大功率、硬开关PFC、低开关和传导损耗主导的桥式整流器。

尽管低的QG 带来低的门极驱动损耗，但是QGD 对开关转换次数和损耗有很大的影响，图4展示了基于195 mΩ 、105 mΩ设备中的650 V CoolMOS C7 和G7的闸电荷对照，需要注意的是没有可用于比较33mΩ的设备。

从图中可以非常清楚地看出，该新技术降低了大概1520%的闸电荷所以将以非常低的开关损耗而开关更快，从而提供了现在电源设计要求的性能。

在硬开关应用里面例如传统的PFC拓扑电路，EOSS能量在每次MOSFET开关时损耗，为减小体积而使用高频率的设备，从而导致了EOSS损耗的增加，因此，G7设备的EOSS能量降低可以使快速开关的PFC电路更节能和更高效。

为了展示这种影响，CoolMOS G7 开关损耗的降低量在105 mΩ 设备和上一代技术的125 mΩ 设备是一样的，现在可能使用同功率的低RDS(ON) 设备在降低总功率损耗的同时保持一样的轻负载效率。

这在生产方面也有优势，完全无铅的封装具有MSL1评级且易于车间操作，高度的柔性兼容了波动和回流焊接，而且，镀锡的引线在PCB焊盘旁边有一个梯形槽。这保证了湿化并意味着焊点对光学检测系统是完全可见的，从而确保了成品质量。

TOLL封装的CoolMOS G7

TOLL封装的650 V CoolMOS G7 也可以说为电源设计者带来了一个非常强大的集成功能，这代MOSEFETs的优势将是最先进电源设计的重大改进，除了半导体领域还可以应用在更多领域。

加强的MOSFET技术降低了开关损耗，所以它可以被用于高开关频率的设备，这可以降低磁性元件的体积，从而减少构件数量和降低总成本。

TOLL SMD封装为优化开关动作提供了4针 Kelvin 源的功能，TOLL封装提供了最低的33 mΩ RDS(ON) ，而上一代C7技术封装的TO220 or D2PAK最低在45mΩ。

设备的热敏电阻在冷却效果上是非常重要的指标，CoolMOS G7 设备比传统的D2PAK封装提高了20% RDS(ON)，以下描述的结壳热阻RTHJC是电源半导体的一项重要特性：

RTHJC的改进在相同热量传导和功率损耗的水平下降低了硅的温度，图5显示了新设备比上一代基线的插值RDS(ON)在一般的百分比改进，数值低是由于RDS(ON)大幅提高了设备温度。

工作温度的降低给了工程师很大的改进设计的柔性。他们可以选择减少冷却或降低功率输出，二者都可以增加功率密度，系统在较低的温度运行时如果没有发生变化那么稳定性就提高了。

TOLL封装也提供一个Kelvin Source的接口，这可以降低回流给闸电压的寄生电感，从而产生更快的开关和更清楚的闸极波形，图6对比了标准的闸驱动方案和使用Kelvin源的4针方法。

TOLL封装也有非常低的寄生电感（大约1 nH），而TO247封装有~15 nH，所以，信号地的跳跃是更低的，从而降低了传输中的电压峰值。

在降低损耗的性能上，G7D代表了最高水平的超结MOSFET技术，而TOLL封装在体积、温度性能和降低寄生电感上更占优势，相较而言，G7和TOLL在高密度、高效电源系统方面给工程师带来很多的帮助和选择。