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STMicroelectronics

GaN-basierte SiPs für Weiße Ware und Fabrikautomatisierung

24. November 2025, 9:43 Uhr | Iris Stroh

Neue GaN-IC-Plattform von STMicroelectronics für Motion-Control-Systeme verbessert die Energieverbrauchs-Einstufung von Hausgeräten

STMicroelectronics stellt seine GaNSPIN-GaN-Power-ICs für Motorantriebe vor. Sie bieten hohe Effizienz, geringe Wärmeentwicklung, kompakte Bauform ohne Kühlkörper, integrierten Schutz, anpassbare Schaltgeschwindigkeit und eignen sich für Haushalts- und Industrieanwendungen.

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GaN-basierte Netzteile und Ladegeräte liefern bereits ausreichend Leistung für Laptops und USB-C-Schnelllader und erreichen dabei sehr hohe Wirkungsgrade, um zukünftige Anforderungen an energieeffizientes Design zu erfüllen. Mit den neuen GaN-ICs von ST lässt sich diese Technologie nun auch in Antrieben nutzen – von Waschmaschinen und Haartrocknern über Elektrowerkzeuge bis hin zur Fabrikautomation.

»Unsere neue System-in-Package-Plattform GaNSPIN erschließt die Effizienzverbesserungen der Wide-Bandgap-Technologie auch für Motion-Control-Anwendungen. Hierfür werden spezielle Features eingeführt, die die Systemleistung unter Wahrung der Zuverlässigkeit verbessern«, erläutert Domenico Arrigo, General Manager der Application Specific Product Division bei STMicroelectronics. »Die neuen Bauelemente ermöglichen es künftigen Gerätegenerationen, im Interesse einer verbesserten Leistungsfähigkeit höhere Drehzahlen zu erzielen, und zwar mit kleineren und kostengünstigeren Steuerungsmodulen, geringem Gewicht und einer besseren Energieverbrauchsklasse.«

Die Bausteine GANSPIN611 und GANSPIN612 als erste Produkte der neuen Familie von ST eignen sich für Motoren bis zu 400 W beispielsweise in Kompressoren für private und gewerbliche Anwendungen sowie in Pumpen, Lüftern und Servoantrieben. Dank der Pin-Kompatibilität beider Bauelemente sind die Designs einfach skalierbar. Der GaNSPIN611 wird bereits produziert. Er besitzt ein thermisch optimiertes, 9 mm x 9 mm großes QFN-Gehäuse.

Anmerkungen zu den GaNSPIN-Treibern:

Anders als bei universellen GaN-Treibern, steuert der integrierte Treiber bei den neuen GaNSPIN-SiPs die Ein- und Abschaltzeiten durch hartes Schalten, um die Belastung der Motorwicklungen zu verringern und die elektromagnetischen Störaussendungen zu minimieren. Die 10 V/ns betragende nominelle Anstiegsgeschwindigkeit (dV/dt) bewahrt die Zuverlässigkeit und erleichtert die Einhaltung von EMV-Vorschriften wie etwa der EMV-Richtlinie der EU. Um die Schalteigenschaften genau auf die Motoreigenschaften abzustimmen, können Entwickler zudem den dV/dt-Wert beim Einschalten bei beiden GaN-Treibern anpassen.

Mit RDS(on)-Werten von nur 138 mΩ im Fall des GaNSPIN611 bzw. 270 mΩ beim GaNSPIN612 minimieren die GaN-Transistoren die Verlustleistung und die damit verbundene Wärmeentwicklung. Hierdurch kommen die Leistungsbausteine in vielen Anwendungen ohne Kühlkörper aus, was den Materialaufwand verringert und gleichzeitig den Platzbedarf der Schaltung um bis zu 60 % senkt, sodass eine kleinere, kostengünstigere Leiterplatte verwendet werden kann.

Weitere Features:

SiP (System-in-Package) mit Treiber und Halbbrücken-Leistungsstufe auf Basis von 650 V GaN-Leistungstransistoren der neuesten Generation zum Ansteuern von Dreiphasen-BLDC-Motoren.
Integrierte Bootstrap-Diode für die high-seitigen Schaltungen.
Geeignet für Geräte zum Betrieb am Wechselstromnetz mit 110 V bis 230 V.
Fehlererkennungs-Komparator für eine Smart-Shutdown-Funktion ergibt einen schnell reagierenden Überstromschutz mit programmierbarer Sperrzeit.
Unterspannungs-Sperre (Undervoltage Lockout, UVLO) sowie Überspannungs-, Überstrom-, Überhitzungs- und Interlocking-Schutz.
Großer Versorgungs- und Eingangsspannungsbereich bis 20 V ermöglicht die robuste und einfache Umrüstung traditioneller Leistungsstufen.
Standby-Pin zur Senkung des Stromverbrauchs.