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Die GBI25J-LV von Diotec Semiconductor ist eine Gleichrichterbrücke im Single-Inline-Gehäuse. Sie bietet eine um 10 % geringere Fluss-Spannung pro Diode im Vergleich zur Standardversion GBI25J. Da pro Netzhalbwelle immer zwei Dioden leiten, beträgt die Gesamtenergieeinsparung an der Eingangsbrücke somit 20 %. Die Bauteile wurden für Netzteile entwickelt, die rund um die Uhr in Betrieb sind, z. B. zur Stromversorgung von Internet-Serverstationen. Der Ausgangsstrom beträgt 25 A, wenn das Gehäuse auf 80 °C gehalten wird, die zulässige Spitzensperrspannung ist 600 V. Die Stoßstromfestigkeit liegt bei 325 A (360 A) bei einer 10 ms (8,3 ms) Sinushalbwelle. Zu den Anwendungsbereichen zählen Serverstationen, Computernetzwerke, Basisstationen, industrielle Steuerungen, Antriebe und vieles mehr.

Merkmale

• Dioden mit niedrigem Vf-Wert
• Bis zu 20 % Energieeinsparung
• Single-Inline-Gehäuse
• 7,5 … 10 mm Rastermaß
• Einfache Kühlkörpermontage
• Hoher Vorwärtsspitzenstrom

Anwendungen

• Stromversorgungen im 24/7-Betrieb
• Serverstationen
• Computernetzwerke
• Basisstationen
• Industrielle Steuerungen und Antriebe

Spezifikationen

• Nenn-Ausgangsstrom 25 A bei 80 °C Gehäusetemperatur (IFAV)
• Spitzensperrspannung 600 V (VRRM)
• Durchlassspannung < 0,92 V bei 12,5 A / 25 °C (VF)
• Sperrstrom < 5 µA bei 1000 V / 25 °C (IR)
• GBI-Einzel-Inline-Gehäuse mit 10 mm bzw. 2x 7,5 mm Rastermaß

Diotec Semiconductor stellt seinen neuesten Siliziumkarbid (SiC)-MOSFET DIF170SIC049 vor, der sich durch niedrige RDS(on)-Werte von 49 mΩ auszeichnet. Er ist in einem TO-247-4L-Gehäuse mit Kelvin-Source-Pin untergebracht, was schnellere Schaltgeschwindigkeiten und geringere Leistungsverluste ermöglicht. Dieses Bauteil deckt ein umfassendes Portfolio für verschiedene Anwendungen ab: industrielle Antriebe, Stromwandler, EV-Ladegeräte oder PV-Wechselrichter.

Da moderne elektronische Systeme die Grenzen von Leistung, Effizienz und Kompaktheit immer weiter verschieben, erfordert die Erhöhung der Spannungsniveaus einer Anwendung oft eine Feinabstimmung des Schaltungsdesigns, sei es bei diskreten Bauteilen oder integrierten Schaltungen. Genau hier kommt der neu eingeführte DIF170SIC049 von Diotec ins Spiel. Er wurde für höchste Zuverlässigkeit entwickelt und gewährleistet eine erweiterte Sicherheitsmarge, insbesondere gegen plötzliche Spannungsspitzen, die durch parasitäre passive Komponenten verursacht werden. Ob vier Stück als H-Brücke zum Laden einer Batterie oder sogar als sechs komplexe Schalter in einem Dreiphasen-Wechselrichter – der DIF170SIC049 liefert sowohl unter Soft- als auch unter Hard-Switching-Bedingungen eine zuverlässige Leistung und gewährleistet einen robusten Betrieb und langfristige Schaltungsstabilität. Sein maximaler RDS(on) von 49 mOhm minimiert außerdem Leitungs- und Schaltverluste, wodurch die Gesamteffizienz des Systems und die thermische Leistung verbessert werden. Durch die Kombination der inhärenten Robustheit der SiC-Technologie mit ihrer optimierten Schaltdynamik ermöglicht Diotec Entwicklern, selbstbewusst die Innovation der nächsten Generation voranzutreiben.

Merkmale

• Hohe Sperrspannung
• Fortschrittliche Planar-Technologie
• Niedriger Durchlasswiderstand
• Schnelle Schaltzeit bei geringer Kapazität
• Geringe Gate-Ladung
• Geringe Gesamtschaltenergie
• Technische Muster verfügbar

Anwendungen

• Ladesysteme für Elektrofahrzeuge (EV)
• Solarwechselrichter
• Telekommunikationsnetzteile
• Leistungsfaktorkorrektur (PFC)
• Schaltnetzteile (SMPS)
• DC/DC-Wandler
• Industrieantriebe

Spezifikationen

• 1700 V Drain-Source-Spannung (VDSS)
• Maximaler Durchlasswiderstand (RDS(on)) von 49 mΩ
• 100 µA Drain-Source-Leckstrom (IDSS)
• Kontinuierliche Gate-Source-Spannung (VGSS) von -8 V bis 22 V
• Empfohlene Einschalt-Gate-Spannung VGS(on) von 18 V
• Empfohlene Ausschalt-Gate-Spannung VGS(off) von -4 V
• 357 W Verlustleistung (Ptot)
• Bis zu 150 A Spitzen-Drain-Strom (IDM)
• 0,21 K/W maximaler Wärmewiderstand (RthC)
• Betriebsbereich der Sperrschichttemperatur (Tj) von -55 °C bis +175 °C
• Industrie-Standard TO-247-Gehäuse mit 4 Anschlüssen

Reliability, safety and operation under adverse and sometimes extreme conditions play a central role in train electronics. Railway systems operate in wide temperature ranges and are exposed to vibrations and shocks. The pantograph's up and down movement causes high-energy arcing, which leads to voltage spikes in the train's electrical system – a threat to any type of electronics. Voltage drops and the subsequent restoration of voltage are the triggers for strong vibrations due to the inductance of the 100-metre-long and longer carriage cabling. A failure of railway electronics leads to delays in the best case scenario and, in the worst case, can endanger human health and life. It is time to take a look at the influence and importance of selecting the right semiconductor components.

First of all, designers should consider safety margins that exceed the values commonly used in conventional industrial circuits. Rectifiers or MOSFETs operating in a 110 V DC system would normally be selected with a permissible reverse voltage of 200 V. For the voltage spikes mentioned above, the use of 400 V types or even higher values is not an exaggeration. It is advisable to use only avalanche-rated parts, as these parts are designed and tested to withstand a defined surge energy. Forward peak current and reverse peak pulse power are parameters that lead to immediate failure if their maximum ratings are exceeded. If the amount of energy is known, e.g. through measurements in the circuit and based on calculations, it is again advisable to select components that can withstand at least twice that amount.
The additional costs for these high-quality components are certainly money well spent, as they increase the reliability of passenger transport vehicles. The savings in negative follow-up costs associated with failures, fault analysis, redesign and repairs are strategically important.

Secondly, there is an area of application that requires the same high level of reliability and qualification, but which is often overlooked by railway electronics engineers. We are talking here about automotive environments and the appropriately qualified semiconductors. These components meet the strict AEC-Q101 standard and are specially designed to function reliably under adverse environmental conditions. This makes them particularly attractive for trains. They offer high reliability and a long service life, as they are subjected to intensive testing and ageing simulations. The components remain stable even at extreme temperatures and feature improved surge and short-circuit resistance. This reduces maintenance costs and ensures smooth operation of trains on the rail network – a desirable design goal. Despite higher acquisition costs, automotive components pay for themselves through lower failure rates, less maintenance and longer replacement cycles.

Thirdly, semiconductor manufacturers' expertise is available. Semiconductor manufacturers know which component is the perfect choice for your specific ecosystem and environmental conditions. Their FAE and QA engineers can tell you which qualification level is recommended for a particular application and inform you about failure rates and life expectancy. Manufacturers are fully aware of the built-in safety margins of their components, the parameter variations typical for each semiconductor, and their temperature drift.

Years of experience in special applications in specific environments can thus be integrated into customer products. 

In summary, above-average safety margins, semiconductors qualified for the automotive sector and early consultation with the manufacturer's experts are the right way forward.

The result is reliable, robust, long-term available and, in any case, safety-relevant designs. This contributes significantly to optimising operational safety, maintenance intervals and total cost of ownership in the railway sector.

In Eingangsgleichrichtern leiten während jeder Netzhalbwelle zwei Gleichrichterdioden. Folglich bestimmen die Durchlassspannungsabfälle direkt die Verlustleistung, damit die thermische Belastung und am Ende die Langzeitzuverlässigkeit des gesamten Gerätes im Dauerbetrieb. Die US und EU Richtlinie "Energy Star" verlangt eine deutliche Reduzierung dieser Verluste.

Die GBI25J-LV von Diotec ist ein 25 A, 600 V Brückengleichrichter, der für eine niedrige Durchlassspannung unter typischen Lastbedingungen optimiert ist. Bei einem Durchlassstrom von 12,5 A beträgt die Durchlassspannung unter 0,92 V pro Diode. Da sich zwei Dioden permanent im Strompfad befinden, senkt diese Reduzierung von V_F die Gesamtleitungsverluste um bis zu 20 % im Vergleich zu herkömmlichen Brückengleichrichtern – und zwar unter Nennbetriebsbedingungen, nicht nur bei Spitzenlast. Damit lassen sich die US und EU "Energy Star" Anforderungen leicht einhalten.

Das Bauteil ist für einen durchschnittlichen Ausgangsstrom von 25 A bei einer Gehäusetemperatur von 80°C ausgelegt und bietet eine hohe Stromtragfähigkeit für kompakte Leistungsdesigns. Die Stoßstromfestigkeit von 325/360 A (50/60 Hz) bietet eine komfortablen Sicherheitsreserve gegenüber Einschaltströmen und kurzzeitigen Überlastungen. Der Sperrstrom ist auf unter 5 µA spezifiziert, was die Effizienz und thermische Stabilität über den gesamten Betriebstemperaturbereich gewährleistet.

Der GBI25J-LV wird in einem GBI-Single-Inline-Gehäuse mit asymmetrischen Pin-Abständen von 2 x 7,5 mm und 10 mm geliefert. Es ermöglicht eine direkte Montage auf den Kühlkörper, und somit eine effiziente Wärmeableitung sowie eine akzeptable Temperaturentwicklung in Hochleistungsdesigns.

Typische Anwendungen sind Stromversorgungen für Server- und Rechenzentren, Telekommunikation und Basisstationen, Netzwerkinfrastruktur und kontinuierlich betriebene Industrieanwendungen. In diesen spielen die Leistungsverluste des Gleichrichters bei jedem Netzzyklus eine Rolle und wirken sich direkt auf den Systemwirkungsgrad und die Langzeitzuverlässigkeit aus.