智慧型MOSFET增加可靠性 - 用智能MOSFET提升医疗设计可靠性及性能

　　智慧型MOSFET增加可靠性

　　不利事件发生时要求从输入断开负载以防止更进一步的损坏，这是解决可靠性问题的主要考虑因素。过去的传统负载开关非常简单且并不提供电流保护或热保护。可以增加电流保护，但这将增加一些外部元件并要求对被动元件有更精确的选择公差。总而言之，被动方式能够在足够短的时间内作出反应，以防止下游损坏吗？热感测就是在类似的比较基础上应用的。

　　过流和过热关断事件的细节随设备而不同。虽然某些关断是即时的，并要求电源週期重新连接至负载，其它状况则是在确信温度和电流大小是安全的情况下，经过重试模式不断地尝试重新接通。在仔细检视资料表后，可以在设备选择上消除任何困惑。对于Intellimax器件的热关断，通常大多数IC，并不依赖这个特性作为常规作法。也就是说，在正常使用中，如果预期会发生热事件，应该使用单独温度感测这一常规做法。依赖连续的过热关断可能会降低IC的性能。

　　如果侦测到会发生过流，可以在IC工厂内预设阈值电平。也可以在某些智慧型负载开关中，採用电阻接地的方法在外部设定该电平。而大多数都具有短路保护，最新增加的方法是，在特定的电流断开方面採用显着改进的容差，範围从100mA到2A。在短短的几年裡，电流检测容差已经从30％降至10％的準确度。当选择阈值电平时，注意最小和最大规格可以根据製程、电压和温度而变化。电流的动态範围比较大，因而难以提供精确的和一致的转变点。当接近检测点时，对非常缓慢的电流爬升作出反应也是困难的。假如精确的电流感测和负载断开是很重要的，有可能对输出增加少量电感。这将「缓衝」电流di/dt的变化，允许智慧型FET更準确地感测delta值。电感的大小将直接反映电流转变的敏感性。在发生过电流事件后，智慧型MOSFET的每个系列的反应不同。某些完全断开，其它的则採用预设步骤缓降电流，而某些甚至在最安全的可承受电流限制上提供一个固定电压输出。请在选择元件时密切注意这个规格。

　　智慧型MOSFET规格比较

　　在讨论了优点之后，当选择智慧型MOSFET时，什么是必须严密评估的可能缺点或敏感规格？关键在于智慧型FET内的智慧功能。当然，电源必须被用来感测电流并驱动高侧开关。这会写在资料表的静态电流规格中，它是在IC内所使用的有效电流，可校验和驱动负载开关。对于快捷半导体的Intellimax产品线，此规格最小低于1μA。对于那些寻求最长电池寿命的应用，还必须严格比较所列的漏电流。

　　在比较智慧型FET时，或许在所评估的资料表中最常用的资料与普通离散MOSFET资料表上同样关注的资料是相同的。高侧FET的导通电阻，被称为Rdson，是用来计算穿过负载开关的损耗的关键数字。此Rdson将基于输入电压而变化，因为相同的Vin被用于驱动高侧FET，因而把Ron作为用于特定应用的目标资料是实际的。当应用将实际工作于50％时，Vin常常用于计算最低Ron，因而不要在两个资料表中比较绝对最低的Rdson。基于此一Ron值，如果负载需要的电流是已知的，可以计算FET两端的损耗。对于Intellimax，Rdson的範围可以从20欧姆到200欧姆，取决于特性和封装尺寸。

　　另一个有时会被忽视的资料表细节就是高侧FET的最大电压。为了让Rdson最低，Intellimax产品线限制了输入电压至6V。这对于电池供电的应用是完美的，无论是3.7V可充电电池还是AA电池组。由于手机的广泛应用，3.7V单节锂离子电池组在可携式医疗应用中正变得非常普遍。然而，医疗应用可能还要求液压泵或风扇在脱离核心电池组的电压下工作。这裡最普通的电池为双重或叁重堆叠可充电电池，使电压达到8V到12V。在过去，离散MOSFET在这些电压电平下使用。新的开发成果已使智慧型FET达到更高的电压。

　　快捷半导体的AccuPower系列整合式负载开关基于绝对最大40V、推荐的36V的製程，这是中等电压应用中很大的技术飞跃。首个IC将採用100欧姆技术，具有Intellimax系列所支援的相同特性，但也将包括可调节的电流限制和供电良好（Pgood）引脚。因为较长的电压爬升，负载应该在36V电压，Pgood功能将提示微处理器输出端可接受的电平水準。可调节电流限制开启了医疗应用。AccuPower器件可以用于驱动DC电磁阀、风扇、泵等等。即使电池电压在12V，穿过动态绕组负载的L di/dt电压尖峰将轻易超过12V击穿电压或甚至离散FET的20V击穿电压。36V击穿电压支援这些採用12V和可能的24V电池电压的负载类型。现已可供应支援这些电压水準的FPF2700元件。

　　医疗用智慧型MOSFET

　　在回顾了电池技术以及从传统负载开关到智慧型FET负载开关变迁的最新情况后，我们可以看到医疗应用是如何受益的，然而所感知的价值可能有所不同。可携式医疗设备重视电源和负载的断开，以期延长电池寿命。然而，正如我们所讨论的，在开关断开后究竟会发生什么情况也是一样重要，甚至更为重要。在浪涌电流或过电流发生时，电源调节为更高电流应用增添了立即的可靠性。

　　不管应用为何，负载隔离点的发展趋势继续演变，并且智慧型MOSFET可以协助实现更高的性能和更高的可靠性。如果要保持医疗应用对于竞争对手的优势，要求快速实施一系列功能。传统P沟道FET将继续用于简单的开关，但当可靠性和上市时间成为产品设计的关键指标时，就不可忽视智慧型MOSFET技术的最新进展。