Integración de MOSFET complementarios para control compacto de motores

Toshiba Electronics Europe GmbH ha presentado un nuevo dispositivo MOSFET dual que integra transistores de canal N y canal P en un único encapsulado. Diseñado para aplicaciones de control de motores y conmutación de potencia, el componente está orientado a equipos industriales y de consumo con limitaciones de espacio, donde la simplificación de circuitos, la eficiencia energética y la reducción del número de componentes son requisitos de diseño cada vez más importantes.

Diseño de MOSFET complementarios para circuitos de gestión de potencia
Los diseñadores de electrónica de potencia utilizan con frecuencia combinaciones de MOSFET de canal N y canal P en accionamientos de motores, interruptores de carga y circuitos de distribución de energía. La integración de ambos tipos de transistores en un único encapsulado puede reducir el área ocupada en la placa de circuito impreso (PCB), simplificar el suministro de componentes y disminuir la complejidad del ensamblaje.

El nuevo dispositivo combina un MOSFET de canal N y un MOSFET de canal P en un encapsulado compacto TSOP6F con dimensiones de 2,9 mm × 2,8 mm × 0,8 mm. El encapsulado utiliza terminales planos que facilitan los procesos de montaje automatizados y los diseños de PCB de alta densidad.

Las aplicaciones objetivo incluyen el control monofásico de motores de corriente continua sin escobillas (BLDC), el control de motores de corriente continua con escobillas y las funciones de conmutación de carga en equipos electrónicos de consumo, controladores industriales y sistemas de alimentación eléctrica.

Baja y equilibrada resistencia en estado de conducción
El MOSFET emplea la tecnología de proceso UMOSVIIH de Toshiba para el transistor de canal N y la tecnología UMOSVI para el transistor de canal P.

Una característica destacada del dispositivo es la estrecha correspondencia entre los valores de resistencia drenador-fuente en estado de conducción. El MOSFET de canal N alcanza un valor máximo de RDS(ON) de 46 mΩ con una tensión puerta-fuente de 10 V, mientras que el MOSFET de canal P alcanza un valor máximo de RDS(ON) de 45 mΩ con una tensión puerta-fuente de −10 V.

Estos valores prácticamente idénticos ayudan a mantener equilibradas las pérdidas por conducción entre ambos transistores. En los circuitos de conmutación complementarios, diferencias significativas de resistencia pueden generar comportamientos térmicos desiguales y aumentar la complejidad del diseño. Por ello, unas características de resistencia bien ajustadas pueden simplificar la optimización de circuitos y la gestión térmica.

Reducción del espacio en PCB y consolidación de componentes
La integración de MOSFET complementarios en un único encapsulado ofrece ventajas que van más allá del rendimiento eléctrico. Al sustituir dos dispositivos discretos por un solo componente, los diseñadores pueden reducir la superficie requerida en la PCB y disminuir el número total de componentes del sistema.

Este enfoque también puede contribuir a reducir el coste de la lista de materiales (BOM) y simplificar la gestión del inventario. Estas ventajas son especialmente relevantes en dispositivos electrónicos compactos y sistemas de control industrial donde el espacio disponible es limitado y la eficiencia de fabricación es una prioridad.

Aplicaciones en sistemas de control de motores
El control de motores representa una de las principales áreas de aplicación de las configuraciones de MOSFET complementarios. En los accionamientos BLDC y los sistemas de motores con escobillas, los MOSFET se utilizan para conmutar corriente de forma eficiente y minimizar la disipación de potencia.

La reducción de las pérdidas por conducción puede mejorar la eficiencia global del sistema y disminuir la generación de calor, un aspecto especialmente importante en equipos electrónicos cerrados. Las características eléctricas equilibradas del par de MOSFET integrado también pueden favorecer un comportamiento de conmutación más predecible en las topologías de control de motores.

En aplicaciones de conmutación de carga para fuentes de alimentación, el dispositivo puede utilizarse para controlar rutas de distribución de energía minimizando la caída de tensión a través de la etapa de conmutación.

Ampliación de la cartera de MOSFET duales
Este lanzamiento amplía la cartera de MOSFET duales TSOP6F de Toshiba, que incluye múltiples configuraciones diseñadas para diferentes necesidades de gestión de potencia. La gama está compuesta por tres productos MOSFET duales de canal N, un MOSFET dual de canal P y dos dispositivos MOSFET complementarios de canal N/canal P.

Esta selección más amplia permite a los ingenieros elegir combinaciones de dispositivos en función de requisitos específicos de tensión, corriente, eficiencia y diseño sin necesidad de cambiar el formato del encapsulado.

Tendencias de miniaturización y eficiencia en semiconductores
La demanda de una mayor eficiencia energética y de sistemas electrónicos más compactos continúa influyendo en el desarrollo de semiconductores en los sectores de automatización industrial y electrónica de consumo. Las estrategias de integración de MOSFET que combinan múltiples elementos de conmutación en un único encapsulado se utilizan cada vez más para facilitar diseños compactos y reducir las pérdidas de potencia.

Al integrar tecnologías MOSFET complementarias en un encapsulado de tamaño reducido y mantener características de resistencia estrechamente equilibradas, el dispositivo responde tanto a las necesidades de miniaturización como a los requisitos de eficiencia energética de los equipos electrónicos modernos.

Contexto adicional
Esta sección presenta especificaciones técnicas y comparaciones competitivas que no se incluyeron en el comunicado de prensa original.

Los dispositivos MOSFET complementarios están ampliamente disponibles a través de fabricantes de semiconductores como Infineon Technologies, Nexperia, onsemi, ROHM Semiconductor y Vishay Intertechnology.

Con una tensión drenador-fuente de 30 V y valores máximos de resistencia en conducción de aproximadamente 45–46 mΩ, el dispositivo se sitúa dentro de la categoría de MOSFET de baja tensión utilizada habitualmente en aplicaciones de control de motores y conmutación de carga. Los productos comparables disponibles en encapsulados TSOP-6, SOT-23-6 y DFN suelen estar diseñados para rangos de tensión entre 20 V y 40 V y priorizan bajas pérdidas por conducción en equipos industriales y dispositivos alimentados por batería.

La integración de MOSFET complementarios en un único encapsulado representa un enfoque consolidado para reducir el área ocupada en la PCB. Sin embargo, los valores de resistencia estrechamente ajustados entre los canales N y P siguen siendo un factor diferenciador importante porque ayudan a simplificar el equilibrio de los circuitos y el diseño térmico. A medida que los equipos electrónicos continúan reduciendo su tamaño y mejorando su eficiencia energética, las soluciones MOSFET integradas se utilizan cada vez más en accionamientos compactos de motores, dispositivos portátiles, sensores industriales y sistemas integrados de gestión de energía.

Editado por Aishwarya Mambet, editora de Induportals, con asistencia de IA.

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