Prototyp Leistungsstarker Batterieschalter auf MOSFET-Basis

Batterieschalter-Demonstrator von Infineon und Schweizer.
Batterieschalter-Demonstrator von Infineon und Schweizer.

Infineon und Schweizer haben gemeinsam einen Demonstrator für einen Batterieschalter entwickelt, mit dem sich komplette Batteriekreise oder Teilnetze elektronisch schalten lassen. Der Schalter verkraftet bis zu 400 A Dauerstrom und 7.200 A Pulsstrom.

Bei dem Batterieschalter kommt sowohl die neueste MOSFET-Generation von Infineon mit einem neuen TO-Leadless-Gehäuse zum Einsatz, als auch die Inlay-Leiterplattentechnologie von Schweizer mit 2 mm dicken Kupfer-Inlays für maximale Stromtragfähigkeit und Entwärmung. Typische Anwendungen für den Batterieschalter sind der Ersatz der heutigen pyroelektrischen Lösungen, das Schalten von Hochstromlasten oder Batterieteilnetzen (sowohl im Fahrbetrieb als auch im Parkzustand), das Verhindern von Elektromigration und Korrosion an Elektronik-Komponenten sowie das Optimieren von Ruhe- und Fehlerströmen. Möglich ist auch der Einsatz als Batterietrennschalter für Transport oder Saisonbetrieb.

Mit dem IPLU300N04S4-R7 von Infineon kommen 40-V-MOSFETs der neuesten Generation im TO-Leadless Gehäuse zum Einsatz, die speziell für niedrigen Durchlasswiderstand (84 μOhm ), hohe Stromtragfähigkeit (300 A DC) und gute Kühlung (0,35 K/W) konzipiert sind. Trotz gesteigerter Leistungsdaten verringert sich der nötige Footprint im Vergleich zum D²PAK um 30 %. Damit sind sehr kompakte, verlustleistungseffiziente und robuste Hochstromlösungen möglich, die in der Vergangenheit aus wirtschaftlicher oder technischer Sicht so nicht realisiert werden konnten.

Die Inlay-Leiterplattentechnik von Schweizer ergänzt die Halbleiterleistung durch eine hohe Stromtragfähigkeit und sehr gute Wärmespreizung. Durch ausgereifte Aufbautechniken kann der additive thermische Widerstand innerhalb der Leiterplatte auf < 0,1 K/W gesenkt werden. Der Durchlasswiderstand beträgt 29 μOhm, so dass sich von Klemme zu Klemme insgesamt ein Durchlasswiderstand von nur 113 μOhm ergibt. Somit leisten die genannten Parameter einen hohen Beitrag zur Wärmeabfuhr und damit zur effektiven Kühlung der Halbleiter.