Menlo Micro ist auf die Stromverteilung ausgerichtet und stellt den „leistungsstärksten“ MEMS-Schalter vor

Da sich die Elektrifizierung aller Dinge auf schnell wachsende Märkte wie Ladegeräte für Elektrofahrzeuge, Solarpanel-Elektronik und industrielle Automatisierung auswirkt, reichen die alten Methoden der Stromverteilung nicht aus. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, hat Menlo Micro heute den nach eigenen Angaben ersten MEMS-Leistungsschalter (Mikroelektromechanisches System) der Branche auf den Markt gebracht, der 10 A in einem oberflächenmontierbaren Miniaturgehäuse von 5 mm x 5 mm verarbeiten kann.

Mit einem extrem niedrigen Kontaktwiderstand von 10 mΩ bezeichnet das Unternehmen den MM9200 als den weltweit verlustärmsten und leistungsstärksten MEMS-Schalter.

In diesem Artikel skizzieren wir das Problem, das der MEMS-Schalter MM9200 für Ingenieure löst, untersuchen die Details des Geräts und teilen Perspektiven aus unserem Interview mit Chris Giovanniello, Mitbegründer und Senior Vice President Marketing von Menlo Micro.

Giovanniello weist darauf hin, dass selbst in der heutigen Welt der fortschrittlichen Elektroniktechnologie immer noch mindestens 80 % der heutigen Stromverteilung mit altmodischen mechanischen Relais erfolgt – eine Technologie, an der sich in über 100 Jahren kaum etwas geändert hat.

„Das ist aus elektrischer Sicht sehr schön, weil man einen Metall-zu-Metall-Kontakt hat“, sagt Giovanniello, „aber die Formfaktoren, die man bei mechanischen Relais hat, sind groß, und die Lebensdauer, die sie haben, ist ein Problem, weil sie das können.“ funktionieren nur tausende Male, bevor sie verschleißen und ersetzt werden müssen.“ Diese Situation ist angesichts der heutigen Trends mit der zukünftigen Elektrifizierung der Welt, bei der die Stromlasten ständig verwaltet werden müssen, inakzeptabel.

„Sie möchten in der Lage sein, Dinge ein- und auszuschalten. Sie möchten überwachen können, was durch sie hindurchgeht, und diese Kontrolle an der Last haben. Und das alles ist mit einer mechanischen Relaistechnologie, die in den USA erfunden wurde, nicht möglich.“ 1890er Jahre.“

Mittlerweile gibt es Bestrebungen, diese mechanischen Relais durch halbleiterbasierte Halbleiterrelais zu ersetzen, aber diese haben ihre eigenen Einschränkungen. Das Problem bei der Verwendung von Halbleitern besteht darin, dass sie per Definition „Leiter“ sind, sagt Giovanniello. „Wenn man sie für diese Anwendungen verwendet, gibt man viel Wärme ab.“

Vor diesem Hintergrund sagt Giovanniello, dass Menlo Micro mit dem MM9200 versucht, die Herausforderung zu lösen, fortschrittliche Funktionen, Miniaturisierung und Zuverlässigkeit für die Stromverteilung und -steuerung zu kombinieren, ohne jedoch den Nachteil eines Effizienzverlusts in Kauf nehmen zu müssen. Mechanische Relais müssen sperrige Wärmemanagementmethoden wie Kühlkörper verwenden. Im Gegensatz dazu besteht der Ansatz von Menlo Micro darin, die Wärme gar nicht erst zu erzeugen.

Der MM9200 basiert auf der Ideal Switch-Technologie von Menlo Micro. Anfang dieses Jahres stellte das Unternehmen den MM5140 vor, ein Gerät mit Ideal Switch-Technologie für die HF-Umschaltung. Nach Angaben des Unternehmens sorgt das skalierbare Design und die Prozesstechnologie des Ideal Switch für eine extreme mechanische Lebensdauer, die typischerweise Milliarden von Schaltzyklen beträgt. Das ist laut Angaben des Unternehmens eine tausendmal längere Lebensdauer als herkömmliche elektromechanische Relais.

Laut Giovanniello trägt diese Zuverlässigkeit in Kombination mit der lichtbogenfreien Fähigkeit dazu bei, ungeplante Wartungs- und Austauschkosten zu reduzieren. Das Gerät hat eine Betätigungsgeschwindigkeit von 10 µs und ist damit mehr als 1.000-mal schneller als seine elektromechanischen Alternativen. Eine Animation auf der Website des Unternehmens zeigt, wie die „Ideal Switch for Power“-Technologie funktioniert.

Laut Giovanniello geht der MM9200 neue Wege, da er mehr als 400 einzelne Schalter integriert, um Kilowatt Leistung in einem kleinen oberflächenmontierbaren Gehäuse zu unterstützen. Ähnlich wie die anderen Ideal Switch-Produkte des Unternehmens verwendet der MM9200 Metall-auf-Metall-Kontakte. Diese reduzieren Verluste und Verlustleistung im Vergleich zu Halbleitergeräten um mehr als 90 %, sagt Giovanniello. Weitere Informationen finden Sie im MM9200-Datenblatt.

Zu den Hauptmerkmalen des MM9200 gehören:

Der MM9200 ist auch eine Alternative zu MOSFET-Schaltern. Im Gegensatz zu MOSFETs unterstützt der MM9200 bidirektionalen Strom zwischen Kontakten, genau wie elektromechanische Relais. Das Unternehmen gibt an, dass die internen Dual-Gates über den gemeinsamen „GATE“-Pin gesteuert werden und eine Gate-Vorspannung in Bezug auf den „MIDPOINT“-Pin benötigen, um den Schalter einzuschalten. Ingenieure können mehrere MM9200-Geräte in Reihe schalten, um die Spannung zu erhöhen, oder parallel schalten, um den Nennstrom zu erhöhen.

Die Anwendungen, für die ein Produkt wie MM9200 von entscheidender Bedeutung ist, finden sich in einigen der heißesten Wachstumsmärkte. Systeme wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge, intelligente Stromnetzsysteme, Solarenergie-Wechselrichter und mehr benötigen alle eine Hochstrom- und Hochspannungsstromverteilung. Vielleicht kann der MM9200 eine Lösung für solche Systemdesigns in einem zuverlässigen, langlebigen Formfaktor bieten.

Chris Keimel, CTO von Menlo Micro, war Anfang des Jahres Gast unseres Moore's Lobby-Podcasts.