ICsense meldet neues Patent für Leckstrom-freie analoge High-Voltage-Schalter an

19. April 2018

ICsense, ein Unternehmen der TDK Group, ist ein führender Anbieter von analogen, Mixed-Signal- und High-Voltage-ASICs (Anwendungsspezifische ICs). Das Unternehmen hat ein weiteres Patent zur Erweiterung seines Portfolios innovativer analoger Schaltungen eingereicht. Die Erfindung ermöglicht es, analoge Floating-High-Voltage-Schalter zu implementieren, die die angeschlossenen Leitungen nicht belasten. Im Gegensatz zu bestehenden Lösungen, die auf großen Widerständen basieren und damit entsprechend hohe Zeitkonstanten aufweisen, stellt diese Erfindung eine Lösung ohne Leckstrom und mit einer kleinen Zeitkonstante dar. Das Patent eignet sich besonders für niederohmige (geringer R_DSon) Schalter-Matrix-Architekturen für den Medizin-, Automobil-, Industrie- und Consumer-Markt.

Hochstrom-Schaltmatrix-Topologien erfordern die Verwendung von niederohmigen (D)MOS-Schaltern. Der Wunsch nach schnellen Schaltzeiten (niedrige Zeitkonstante, kleiner Widerstand R1) und geringem Leckstrom (großer Widerstand R1) kann aufgrund der gegensätzlichen Anforderung an den Widerstand R1 (wie in 1a gezeigt) mit einer herkömmlichen Architektur nicht erreicht werden. „Wir haben eine neuartige Schaltung entwickelt, um diese zuwiderlaufenden Anforderungen zu eliminieren und sind jetzt in der Lage, schnell und praktisch Leckstrom-frei zu schalten. Beim klassischen Floating-Pass-Schalter-Design werden die angeschlossenen Leitungen belastet, wenn der Schalter aktiviert oder deaktiviert wird. Dies führt zu unerwünschten und ungenauen Messungen z.B. in hochohmigen High-Voltage-Multiplexern und hochpräzisen High-Voltage-Ausleseschaltungen wie piezoelektrischen Transceivern“, sagt Tim Piessens, CTO von ICsense.

„Mit diesem Patent können wir unseren Kunden ASICs mit höherer Genauigkeit bei gleichzeitig schnelleren Schaltvorgängen bieten, die praktisch keine Leckströme aufweisen. Unser neustes Patent gilt für einzelne MOS-Schalter und Back-to-Back-Topologien, die eine vollständige Isolation erlauben“, ergänzt Piessens. Das Design ist besonders interessant für Anwendungen mit hohen R_DSon-Anforderungen (<5 Ohm) und starken Einschränkungen bezüglich Punktbelastung. Darüber hinaus profitieren High-Voltage-Schalter-Architekturen von diesem Patent, da sie negative Spannungen und Polaritätsänderungen bewältigen können.

In der Vergangenheit hat ICsense bereits weitere Erfindungen patentiert, um so der Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein. Um kostengünstigere Wafer zu produzieren, patentierte das Unternehmen eine Schaltung (Patent Nr. BE1024217 (A1)) im Stacked-Transistor-Design mit intelligenter Ansteuerung. Dies ermöglicht einen größeren Spannungshub (sowohl Ansteuerung als auch Erfassung) in üblichen CMOS-Prozessen. Das Prinzip verwendet komplexe Regelungstechniken, um die SOA (Safe Operating Area) zu überwachen. Mit dieser Erfindung ist es möglich, die Betriebsspannung eines Halbleiterbauelements, das in einem preisgünstigen CMOS-Prozess¹ gefertigt wurde, um den Faktor vier zu erhöhen. Seit 2010 wird dieses Patent in ICs genutzt, die von Unternehmen wie Nvidia in Massenproduktion hergestellt werden.  

¹ICsense ermöglicht in einem Standard 0.18µm-Prozess einen Spannungshub von 10 V.
Bert Serneels, Eldert Geukens, Bram De Muer, and Tim Piessens, "A 1.5W, 10V Output Class D Amplifier Using a Boosted Supply from a Single 3.3V Input in standard 1.8V / 3.3V 0.18µm CMOS", ISSCC Digest of Technical Papers, Feb 2012.

Über die TDK Corporation
Die TDK Corporation ist ein führendes Elektronikunternehmen mit Sitz in Tokio, Japan. Es wurde 1935 gegründet, um Ferrite zu vermarkten, die für die Herstellung elektronischer und magnetischer Produkte Schlüsselmaterialien sind. Das TDK Portfolio umfasst passive Bauelemente wie Keramik-, Aluminium-Elektrolyt- und Folien-Kondensatoren, Ferrite und Induktivitäten, Hochfrequenz-Produkte, Piezo- und Schutzbauelemente als auch Sensoren und Sensor-Systeme sowie Stromversorgungen. Diese Produkte werden unter den Marken TDK, EPCOS, InvenSense, Micronas, Tronics und TDK-Lambda vertrieben. Darüber hinaus bietet das Unternehmen im Wesentlichen Produkte für magnetische Anwendungen sowie Komponenten zur Speicherung elektrischer Energie und digitale Speichermedien. TDK konzentriert sich auf anspruchsvolle Märkte insbesondere im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik sowie der Automobil-, Industrie- und Konsum-Elektronik, und das Unternehmen verfügt über Entwicklungs- und Fertigungsstandorte sowie Vertriebsniederlassungen in Asien, Europa, Nord- und Südamerika. Im Geschäftsjahr 2017 erzielte TDK einen Umsatz von 10,5 Milliarden USD und beschäftigte rund 100.000 Mitarbeiter weltweit.

Über ICsense
Das Kerngeschäft von ICsense ist die ASIC-Entwicklung und Auslieferung sowie kundenspezifische IC-Design-Dienstleistungen. ICSense verfügt über die größte Fab-unabhängige europäische Entwicklungsabteilung mit Weltklasse-Know-How beim IC-Design in analoger, digitaler, Mixed-Signal- und High-Voltage-Technologie. Das Unternehmen entwickelt und liefert kundenspezifische ASIC-Lösungen für die Märkte Automotive, Medizintechnik, Industrie und Consumer entsprechend ISO9001, ISO13485 und IEC61508-ISO26262.

Über TDK-Micronas
TDK-Micronas, ein Unternehmen der TDK Group, ist der bevorzugte Partner für Sensing und Control. TDK-Micronas zählt alle bedeutenden Hersteller der Automobilelektronik weltweit zu ihren Kunden, viele davon in einer dauerhaften, auf gemeinsamen Erfolg ausgerichteten Partnerschaft. Der operative Hauptsitz befindet sich in Freiburg (Deutschland). Derzeit beschäftigt TDK-Micronas rund 900 Mitarbeiter. Weitere Informationen über TDK-Micronas und ihre Produkte erhalten Sie unter www.micronas.tdk.com.

Den Text dieser Meldung sowie Bilder dazu können Sie unter www.icsense.com herunterladen.