干货分享 | 利用增强型SOA缩小热插拔管脚尺寸

随着全球数十亿用户的生活方式变得日益灵活，通过 Wi-Fi、4G 和 5G 建立与云端的稳定连接至关重要。为了满足这种需求，超大规模计算解决方案和高速 5G 电信系统一直保持强劲增长。同时，运营商力图在更小的外形尺寸中实现更高的性能水平和效率，推动了从传统 12 V 服务器机架到 48 V 背板架构的转换。为了支持这种转换，Nexperia（安世半导体）推出了适用于热插拔和软启动的最新 80 V 和 100 V ASFET，采用 LFPAK56E 封装，为功率密度设定了新基准。

超大规模计算通常依赖于具有超高可扩展性的服务器架构和虚拟网络。要确保设备全天 24 小时保持连接，热插拔功能仍然是一种关键功能。但是，要在开关效率和强大安全工作区（SOA）方面达到要求的性能水平，以前只能通过 D2PAK 封装（160 mm2）来实现。借助 Nexperia（安世半导体）的新型 ASFET，设计人员可在 30 mm2LFPAK56E 封装中提供所需的低 RDS(on) 值和强大线性模式性能，与 D2PAK 相比，可节省 80% 的占板面积和 75% 的高度。

△ 与D²PAK相比，LFPAK56E 可将管脚尺寸减少了 80%

增强型SOA MOSFET

Nexperia（安世半导体）近期发布的 NextPower 80 V 和 100 V 优质 MOSFET 提供显著改善的 RDS(on)值，并采用行业兼容的 5x6 mm 管脚尺寸。这些新型 ASFET 采用了专有的“增强型 SOA 工艺”，将 SOA 性能增强了 3 至 4 倍，因而特别适合线性模式开关应用，例如热插拔和软启动、e-fuse 和电池管理。

对于通常更容易受到元件影响的 48 V 电信系统，100 V 器件可提供最佳的瞬变、雷击和电缆电感抗性。相反，计算服务器和工业应用一般受到很好的保护，可以免受这些因素的影响，因此80 V器件提供更低的 RDS(on) 和改善效率，因为I2R损耗较低。

对于需要更低 RDS(on) 值和更强 SOA 的应用，Nexperia（安世半导体）还在 LFPAK88 封装（PSMN2R3-100SSE 和 PSMN1R9-80SSE）中提供首批器件样品。这些 LFPAK88 器件的 RDS(on) 值将低至 1.9 mΩ，预定于 2022 年底量产。此外，其管脚尺寸仅为 64 mm2，与现有的 D2PAK 类型相比，可将占用的 PCB 面积缩小大约 60%，将 RDS(on) 值降低大约 50%。

散热性能

SOA 性能取决于热稳定性，数据手册上 MOSFET 的 SOA 性能曲线是在 25℃ 温度下绘制的。如果 PCB/环境温度超过了这个温度，设计工程师必须相应地对 SOA 性能曲线进行降额处理，否则可能导致意外的应用故障。但降额过程是保守的，因而针对高温的降额可能导致实际 SOA 性能相比于数据手册图形出现很大损失。

Nexperia（安世半导体）增强型 SOA 技术的另一个独特优点是 SOA 性能和热稳定性在较高的温度下得到了显著改进。在超过25℃ 的温度下工作时，所需的降额水平显著降低。此外，Nexperia 针对每个 ASFET 类型进行了 SOA 的完全表征。数据手册提供了所有增强型 SOA 类型在 25℃ 和 125℃ 温度下的 SOA 图形，让设计工程师能够充分利用出色的高温性能，同时在很多应用中无需对 SOA 曲线进行手动降额处理。

可靠的性能

在电信和 PoE（以太网供电）应用中，Nexperia 的 100 V 增强型 SOA 技术广泛用于管理浪涌电流。截至目前，我们的增强型 SOA 产品组合的出货量超过了 2 亿件，设计划工程师可以确信自己选择了最佳的性能和质量。

作者简介

Mike Becker

Mike 对电力电子学的热爱始于在劳斯莱斯和宾利汽车开发工业高功率电机驱动器的岁月，他在那里帮助开发了该公司首款采用 CAN 总线、微处理器和 MOSFET 来取代重型机电系统的概念车。在 GenRad，他开发了创新的汽车诊断解决方案，并加入 ISO 和 SAE 委员会，帮助共同开发标准化 EOBD 诊断连接器——该连接器现广泛部署于全球数百万辆汽车。作为 Nexperia 的产品和营销经理，Mike 运用他对电子应用的深刻理解来开发和部署创新的差异化技术，如 NextPower 100 V 和 LFPAK 封装。