MOSFET-ORing-Module verbessern die Effizienz der Stromredundanz

Die TDK Corporation hat eine Serie von MOSFET-basierten ORing-Modulen vorgestellt, die herkömmliche Diodenlösungen in redundanten Stromversorgungsarchitekturen ersetzen. Die Module sind für Anwendungen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen ausgelegt, darunter industrielle Automatisierung, Kommunikationsinfrastruktur und Testsysteme, in denen Effizienz und Fehlerschutz entscheidend sind.

MOSFET-basiertes ORing für effiziente Leistungssteuerung
ORing-Schaltungen werden häufig in redundanten Stromversorgungssystemen eingesetzt, um einen unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten, indem mehrere Energiequellen parallel arbeiten können. Konventionelle Lösungen basieren auf Dioden, die jedoch erhebliche Spannungsabfälle und damit verbundene Leistungsverluste verursachen.

Die i1R-Serie ersetzt Dioden durch MOSFET-basierte Schaltungen und reduziert Leitungsverluste durch niedrige Durchlasswiderstände von 2,5 mΩ und 1,5 mΩ. Dadurch werden Wirkungsgrade von bis zu 99,5 % erreicht, was die Gesamtleistung in der Leistungselektronik für Industrieanwendungen und in verteilten Stromversorgungsarchitekturen verbessert.

Durch die Minimierung des Spannungsabfalls wird zudem die Wärmeentwicklung reduziert, was das Thermomanagement vereinfacht und höhere Leistungsdichten ermöglicht.

Schnelle Fehlerabschaltung und Rückstromschutz
Eine zentrale Anforderung in redundanten Systemen ist die Vermeidung von Rückströmen im Fehlerfall. Die Module verfügen über eine schnelle Abschaltzeit von typischerweise 500 ns, wodurch Rückstromtransienten wirksam begrenzt werden.

Diese schnelle Reaktion verbessert den Systemschutz, indem fehlerhafte Energiequellen isoliert werden, bevor sie die Last oder andere parallele Versorgungen beeinträchtigen. Dies ist insbesondere in Infrastrukturen der digitalen Lieferkette, wie Telekommunikationssystemen oder Datenerfassungssystemen, von Bedeutung, wo hohe Verfügbarkeit erforderlich ist.

Kompaktes Design für leistungsdichte Systeme
Die Module sind in einem abgeschirmten Metallgehäuse mit den Abmessungen 26,3 × 26,3 × 10,1 mm untergebracht und eignen sich für platzkritische Designs. Die kompakte Bauform unterstützt hochdichte Leiterplattenlayouts und ermöglicht gleichzeitig eine effiziente Wärmeabfuhr.

Der Betrieb ohne externe Komponenten vereinfacht die Integration zusätzlich und reduziert die Anzahl benötigter Bauteile. Dies ist besonders vorteilhaft in modularen Stromversorgungssystemen und eingebetteten Anwendungen.

Elektrische Kenndaten und Betriebsbereich
Die Serie umfasst Varianten mit Eingangsspannungsbereichen von 3,3 VDC bis 60 VDC und Ausgangsströmen von 60 A bzw. 80 A. Die maximale Ausgangsleistung beträgt je nach Modell bis zu 3600 W.

Die Module sind für Gehäusetemperaturen bis 120 °C ausgelegt und verfügen über CE- und UKCA-Kennzeichnungen, wodurch sie für den Einsatz in regulierten industriellen Umgebungen geeignet sind.

Einsatz in rauen und hochzuverlässigen Umgebungen
Die Module sind für Anwendungen in Kommunikationssystemen, Mess- und Prüftechnik sowie in der industriellen Robotik konzipiert, insbesondere unter Bedingungen mit hoher Stoß- und Vibrationsbelastung. Diese Einsatzbereiche erfordern robuste Redundanzlösungen zur Sicherstellung des kontinuierlichen Betriebs.

Die Architektur ermöglicht die Integration mit verschiedenen DC-DC-Wandlern und Filtersystemen und unterstützt somit flexible Einsatzmöglichkeiten in heterogenen Stromversorgungssystemen.

Einordnung im Vergleich zu Diodenlösungen
Im Vergleich zu Schottky- oder Standarddioden bieten MOSFET-basierte ORing-Lösungen deutlich geringere Leitungsverluste aufgrund des reduzierten Spannungsabfalls. Besonders bei hohen Strömen im zweistelligen Amperebereich führt dies zu messbaren Effizienzsteigerungen und geringerer thermischer Belastung.

Die Kombination aus schneller Schaltfunktion und niedrigem Durchlasswiderstand macht MOSFET-ORing-Module zu einer geeigneten Lösung für moderne, energieeffiziente Stromversorgungssysteme, bei denen sowohl Effizienz als auch kompakte Bauweise gefordert sind.

Bearbeitet von der Industriejournalistin Sucithra Mani mit Unterstützung von KI.

www.tdk.com