负载开关:按需要提供高效电源

技术分类: 电源技术  | 2003-01-01
Joshua Israelsohn,EDN技术编辑

这部分中,迫不得已不使用散热部件会使印刷电路板的返修更加困难。这一点应该在设计评审时,跟生产部门经理摆明。
  塑料封装
  安森美半导体公司(ON Semiconductor)提供的P沟道MOSFET在电气性能上与IR公司和飞兆半导体公司的器件相似,但却装在该公司的无引线ChipFET封装中。这种器件的面积为122×80密耳,大致与1206型无源元件或TSSOP-6集成电路相当。例如,售价为0.25美元(批量1万件)的NTHS5441,是一种20V、3.9A的器件,其沟道电阻与IR公司和飞兆公司的器件相当:在VGS为-4.5V时为55mW(最大值),在VGS为-2.5V时为83mW。直接根据数据表来对安装后的CSP器件的热阻进行对比是不可能的,因为器件制造厂商没有采用一种共同的测试板尺寸。但是,利用FDZ204P PN结到球的热阻和5441 PN结到漏极垫片的热阻,你可以预计,在印刷电路板设计和工作条件相同的情况下,ChipFET的温升大约要增大50%。
  负载开关,如Siliconix公司的Si1037X和Si7407DN,也都采用人们熟悉的小型塑料SMT封装。20V的1037在VG
S为4.5V时可以通过770mA的稳态电流。这种采用SC-89-6封装的PMOS器件,在栅极驱动电压低到-1.8V时,具有规定的最大沟道电阻--350mW。在满栅极驱动电压为-4.5V时,它的通导电阻则降到了195mW。1037的1.6mm见方的封装保持有0.6mm空间以适应低气压情况。
  负载开关中尺寸较大的3.3mm见方的12V、9.9A的Si7407 PMOS开关,它在VGS为-4.5V时形成一个12mW的沟道。当把栅极驱动电压降到-1.8V时,它的通导电阻增加一倍。这种较大的器件自然要求更大的驱动,这时用以进行的开关的栅极电荷要大一个数量级,即59 nC,而1037只需5.5nC。Si1037X 和Si7407售价分别为0.22美元和0.41美元(批量10万件)。
除了开关次数很少的应用场合(例如用于保护锂离子电池组的开关)之外,许多设计师都会求出沟道电阻和栅极电荷的乘积的一个有用的优值。该数值的权重多少是你设计的预期开关速率和占空比的函数,但在设计的初期不应忘记这个基础概念。负载开关的开与关是需要一定的能量的,沟道电阻也消耗一定的能量。
  在单个FET开关基础上稍作修改而成的负载开关有Micrel公司的MIC94053器件,它把上拉栅极电阻器与6V、2A的PMOS FET组合成一体。该器件采用SC-70-6封装,售价0.38美元(批量1,000件),在-4.5V和-100mA时形成一个84mW的沟道。250kW的最小上拉电阻可以保证在加电期间该器件处于截止状态,除非驱动电路在此期间主动使该器件导通。上拉电阻还使人们能够借助于集电极开路逻辑电路对该开关进行控制,从而可在某些应用场合不需使用电平转换器。
  安森美半导体公司的NTHC5513将NMOS器件和PMOS器件组装在同一个8脚ChipFET封装中,其中的NMOS器件可以用作反相器或反相电平移动器(图1b),当然用法不限于此。NMOS FET和PMOS FET的导通电阻均不到1W,栅极电荷为6nC。虽然大部分功率半导体器件已把PMOS沟道电阻降到远远低于1W,但在售价为0.29美元(批量1万件)的5513中,NMOS仍然领先于PMOS--NMOS器件沟道电阻为75mW,而PMOS器件则为155mW。
  驱动问题
  从沟道电阻的角度来看,人们可能会偏爱N沟道器件,但在高压侧开关应用场合,除非栅极驱动电位是高于高压侧电压的有用VGS,否则就不会喜欢这些低导通电阻。
  Linear Technology公司的LTC1981单栅极驱动器和LTC1982双栅极驱动器是由1.8~5.5V电源供电的,它们不用任何外部零部件即可产生电荷泵栅极驱动电压。LTC1981的泵输出是电源电压的函数,估计由于其少而固定的内部开销产生的效应,泵输出上升得比同类器件稍快。这种情况一直持续到电源电压到达约2.7V为止,因为电源电压达到2.7V时,该器件的输出就被限制在6.9~7.5V。这种行为非常适用于若干厂家提供的低阈值N沟道MOSFET。
   售价1.2美元(批量1,000件)的LTC1981采用SOT-23-5封装。该器件带有一根低电平有效关闭引脚和一只集电极开路栅极驱动就绪状态引脚,后一引脚指示栅极驱动电压何时大于满值的90%。LTC1982采用SOT-23-6封装。这种售价1.5美元(批量1,000件)的双驱动器的输出引脚具有取代一条状态线的几根独立的低电平有效关断引脚。
  飞兆公司的FDG901D是一种PMOS驱动器,它提供一种引脚可编程的恒定电流驱动,在器件导通期间用于控制转换速率。FDG901D的栅电流设
0
0
(请您对文章做出评价)
1】【2】【3】【4
加载中

对文章的评论

更多评论

剩余字数:  

浏览该文章的用户还看过...

  • 文 章

  • 论 坛

  • 博 客

  • 小 组

设计资源与分销

  • 博客推荐

  • 论坛推荐

  • 在线研讨会