Die richtige Schottky-Diode finden
Boost Converter für tragbare Elektronikgeräte auslegen
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Bauform des Chipgehäuses
Um zu beurteilen, welches das passende Gehäuse für eine Schottky-Diode ist, die im Hochsetzsteller eines tragbaren Elektronikgeräts eingesetzt wird, sollten die Gehäusegröße und der Gehäusetyp betrachtet werden. Für die Implementierung des Aufwärtswandlers ist das Wärmemanagement von großer Bedeutung für, da mehr und mehr Bauelemente in immer kleinere Geräte integriert werden müssen. Da nur wenig Platz für Kühlkörper verbleibt, sollte die Wahl auf ein Gehäuse mit einem geringen thermischen Widerstand und einem kurzen Wärmepfad vom Chip zur Leiterplatte fallen. Details der verschiedenen verfügbaren Gehäusetypen und ihrer Fähigkeit zur Wärmeableitung werden in Bild 3 gezeigt.
Der schrittweise Übergang von Quad-Flat-No-Lead-Gehäusen (QFN) zu diskreten Flat-No-Lead-Gehäusen (DFN) und dann zu verschiedenen dualen Silizium-No-Lead- (DSN-) Gehäuseformen führte zu einer deutlich höheren Wärmeableitung der Gehäuse.
In dieser Hinsicht bieten aktuell die DSN-Gehäuse eine sehr hohe Effizienz, die durch einen deutlich verkürzten Wärmepfad zwischen dem Chip und der Leiterplatte und durch den Wegfall des Rahmens (Lead Frame) erreicht wird.
Was die Gehäusegröße betrifft, so haben die Platzbeschränkungen auf der Leiterplatte zur Folge, dass Entwickler Bauteile mit kleineren Gehäuse bevorzugen. Dies wiederum bedingt kleinere Chips. Bei Schottky-Dioden gilt: Je kleiner der Chip, desto höher wird die Vorwärtsspannung, weil sie in direktem Verhältnis zur Schottky-Kontaktfläche steht. Ein kleinerer Chip bedeutet aber auch einen kleineren Sperrstrom. Die Verlustleistungsberechnung mit Hilfe der Gleichungen 4 und 5
liefert einen ersten Einblick in die zahlreichen Kompromisse, die der Übergang auf kleinere Gehäuse mit sich bringt. Es ist nicht ratsam, eine Schottky-Diode in erster Linie wegen ihrer Gehäusegröße zu wählen. Die maximal akzeptable Gehäusegröße sollte bekannt sein, doch alle Gehäuseformate, die kleiner sind als diese, sollten idealerweise ebenfalls auf ihre Eignung überprüft werden.
Eine geeignete Schottky-Diode für die Konstruktion von Aufwärtswandlern für LED-Hinterleuchtungen zu finden ist mit der Betrachtung von vielen Parametern und deren Abhängigkeit voneinander verbunden. Der Aufwand lohnt sich aber, denn wenn dieses Bauelement sorgfältig spezifiziert wird, wirkt es sich positiv auf die Batterielaufzeit und -Lebensdauer eines tragbaren Elektronikgeräts aus.
Der Autor
Steven Shackell
ist seit dem Jahr 2010 für ON Semiconductor im Bereich Kleinsignalverhalten tätig. Parallel dazu studierte er an der Arizona State University Elektrotechnik und erhielt dort 2012 den Abschluss Bachelor of Science. Aktuell ist er Produktentwickler in ON Semiconductors Small Signal Division.
- Boost Converter für tragbare Elektronikgeräte auslegen
- Auftretende Ströme im Aufwärtswandler
- Bauform des Chipgehäuses
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