美浦森MOSFET在PD市场中的应用
随着生活节奏的加快,手机电池容量加大,电池耗电加快,消费者迫切需要一种快速充电方案,缓解充电的烦恼,从而催生了快速充电器的发展和普及。此前,手机充电器在经历传统的5V 1A、5V 2A常规规格后,已不能满足当下用户对智能数码设备快充的需求,迎来了以高通QC、MTK PE、USB PD为主的三大快充标准。在上游的推动下,整个快充生态链已经具备多达数百款手机、充电器、移动电源、车充等产品。而实现快速充电必然需要加大充电功率,或提高电压(如QC快充),或提高电流(如PD快充)。大功率意味着充电器体积的增加,作为移动电子设备配件,充电器体积必须做到小型化,以方便随身携带,这对电源效率,温升提出了更高的要求,所以催生了同步整流的发展。
目前代表性的快充解决方案以PI,Iwatt,OB,Richtek为主,均采用同步整流,以提高电源效率,降低温度。
下面简要阐述MOSFET在PD电源上选型注意事项。
在功率系统中,MOSFET可被看成电气开关。当在N沟道MOSFET的栅极和源极间加上正电压时,其开关导通。导通时,电流可经开关从漏极流向源极。漏极和源极之间存在一个内阻,称为导通电阻RDS(ON)。必须清楚MOSFET的栅极是个高阻抗端,因此,总是要在栅极加上一个电压。如果栅极为悬空,器件将不能按设计意图工作,并可能在不恰当的时刻导通或关闭,导致系统产生潜在的功率损耗。当源极和栅极间的电 压为零时,开关关闭,而电流停止通过器件。虽然这时器件已经关闭,但仍然有微小电流存在,这称之为漏电流,即IDSS。作为电气系统中的基本部件,工程师如何根据参数做出正确选择呢?
下面将讨论如何通过四步来选择正确的MOSFET。
1)沟道的选择。
在开关电源低压侧开关中,应采用N沟道MOSFET,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOSFET连接到 总线及负载接地时,就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOSFET,这也是出于对电压驱动的考虑。
2)电压和电流的选择。
这里以65W PD电源为例说明电压和电流如何计算。
A、计算条件:
Vin: 90-264VAC/47-63HZ;Vo: 5V3A/9V3A/12V3A/15V3A/20V3.25A;Dmax取0.45,最小工作效率η为90%。
B、计算过程:
Id=2Po/Vdc(min)*Dmax*η=2*65/90*0.45*0.9=3.57(A),实际工作中选(2-3)Id,取12A;
Vdss=Vor(nVo)+Vdc(max)+150(余量值)=20*4.5+264*1.414+150=613<650(V),选取650V或700V的管子即可满足设计要求。
最终,可选择12A,650V或700V的管子。
3)计算MOSFET的损耗。
MOSFET在开关过程中,会产生一定的损耗,主要包括以下几部分:
a、开通损耗
开通过程中的电压、电流和功耗波形近似如下:
Pswitch-on = 1/2* Vdsid*(t2-t0)*f
b、导通损耗
Pon=Id2 * Rds(on)*Ton*f
其中:
Rds(on) :实际结温下的导通电阻,可以通过查阅datasheet中的相关曲线获得;
Id :导通时的电流有效值;
Ton :一个周期内的导通时间;
f:开关频率。
D:占空比,D=Ton*f。
c、关断损耗
关断过程中的电压、电流和功耗波形近似如下:
针对MOSFET在PD电源中的应用,美浦森半导体已为您选好了常用对应功率型号,以供工程师朋友参考:
A、30W PD(PPS):
电路位置 | 电路作用 | 美浦森推荐型号 | ||
初级高压MOS | PWM开关 | SLD65R700S2(超结) | SLD60R650S2(超结) | SLD8N65S(平面) |
次级SR | SR开关 | SLM80N10G(SGT) | ||
次级VBUS | 隔离开关 | SLN30N03T |
B、45W PD(PPS):
电路位置 | 电路作用 | 美浦森推荐型号 | ||
初级高压MOS | PWM开关 | SLF65R300S2(超结) | SLD65R420S2(超结) | SLF10N65C(平面) |
次级SR | SR开关 | SLM80N10G(SGT) | ||
次级VBUS | 隔离开关 | SLN30N03T |
C、65W PD(PPS):
电路位置 | 电路作用 | 美浦森推荐型号 | ||
初级高压MOS | PWM开关 | SLF65R190S2D(超结) | SLF65R300S2(超结) | SLF12N65C(平面) |
次级SR | SR开关 | SLM80N10G(SGT) | ||
次级VBUS | 隔离开关 | SLN30N03T |
FAIR
美浦森半导体成立于2008年,总部位于深圳市南山区,在韩国富川,深圳均设有研发中心。是一家集研发、设计、生产、销售和服务为一体的完整型产业链公司,国家级高新企业。公司产品包括中大功率场效应管,SiC二极管、SIC MOSFET等系列产品。
2009年,美浦森半导体在韩国浦项投资兴建FAB工厂,主营POWER MOSFET及碳化硅产品的研发和生产。目前8英寸月产能12000片,6寸产能10000片,是东亚地区唯一的PLANNER 8英寸晶圆生产线,所有技术和科研人员均来自韩国SAMSUNG(三星)半导体和美国FAIRCHILD(仙童)半导体,在产品研发和生产制程方面具有丰富的行业经验。
2014年在深圳建立半导体功率器件测试应用实验室,主要负责产品的设计验证,参数测试,可靠性验证,系统分析,失效分析等,承担美浦森产品的研发质量验证。目前,美浦森VDMOSFET和碳化硅产品获得60多项国家技术专利。
-
MOSFET
+关注
关注
147文章
7160浏览量
213228 -
充电器
+关注
关注
100文章
4128浏览量
114912 -
PD
+关注
关注
4文章
473浏览量
43982 -
移动电源
+关注
关注
48文章
1378浏览量
75548
发布评论请先 登录
相关推荐
评论