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內建MOSFET的高效率AC/DC轉換IC BM2Pxxx系列

ROHM獨有的超接合面MOSFET是關鍵

內建ROHM獨有超接合面MOSFET的
高效率AC/DC轉換IC BM2Pxxx系列 -其3

Keyword
  • 超接合面MOSFET
  • 效率
  • 導通電阻
  • 閘極電荷量
  • 小型化
  • 元件尺寸
  • 開關頻率

-您已經介紹過BM2Pxxx系列對高效率、低功耗、低待機功耗、小型這4個課題的貢獻,多次提到“因為內建超接合面MOSFET…”。接下來請您介紹一下超接合面MOSFET(以下簡稱 SJ MOSFET)。
首先,重新整理一下SJ MOSFET做出貢獻的課題。

第一個是效率改善,第二個是小型化

-那麼先從效率開始談。為什麼使用SJ-MOSFET可以改善效率?

先稍微介紹一下SJ MOSFET。傳統型的MOSFET是平面結構,而SJ MOSFET僅僅是結構上的不同。當然,還有雜質濃度等的細微差異。SJ MOSFET因結構不同,可以將導通電阻RDS(ON)閘極電荷量Qg大幅度的降低。

雖然SJ MOSFET其他公司也有在生產,但是ROHM有在進行獨自研發。此次內建的SJ MOSFET不僅實現了650V的高耐壓,還實現了低導通電阻與低閘極電荷,開關速度也非常快。這將會大大改善開關,即MOSFET的導通損耗,與開關損耗這二個部分。這二方面的損耗雖然很少,但是卻與與效率改善有著密切相對。另外,損耗少的話,發熱就會少,因此也與可使用的IC包裝種類和尺寸等息息相對。

-這涉及到第二個課題小型化對吧。

進一步講,一般MOSFET的導通電阻很大程度地依賴於元件尺寸。這一點平面MOSFET和SJ MOSFET都是一樣。也就是說,要想降低導通電阻,只要增加元件尺寸就可以。話雖如此,然而增大尺寸在如今的背景下卻不是可行的處理方法。

前面提到過SJ MOSFET的導通電阻小,正確地說應該是因為單位面積的導通電阻小,如果與平面MOSFET面積相同的話,則導通電阻小,或者是說如果導通電阻相同,則面積會較小。按可處理的功率來講,相同面積的話可以處理大功率,相同功率的話,則面積,即尺寸更小就可以處理。這些可根據要求和目的來區分使用。

-剛才有說明到根據處理的功率,可以選用更小的包裝。

是的。ROHM的SJ MOSFET相對元件尺寸的導通電阻非常小,因此就能以採用小型SOP8包裝的晶片尺寸,實現4Ω這樣非常小的導通電阻。因此SOP8達成了業界首創的8W高功率密度。

覆蓋到8W的其他公司的IC都是DIP7或者DIP8包裝,與覆蓋到25W的包裝一樣。一般來說,8W以下的應用多比25W的應用更小巧。在功率小的應用中希望採用更小包裝的IC是很自然的需求。SJ MOSFET在滿足該需求方面功不可沒。

-但是,AC/DC轉換器的其他零件原本就很大不是嗎。

關於這點在前面也稍微提到過一些,SJ MOSFET的高速開關性能可發揮作用。

基本上提高開關頻率,就能夠使用更小值的電感/變壓器、輸出電容了。如果值變小了,那麼一般來說物理尺寸也會變小。簡單地說,提高開關頻率,外接零件會呈反比變小。實際上DC/DC轉換器中,有高達10MHz的高速開關IC,結構極其精小,被作為小型可攜式裝置的電源來使用。

-那麼,如果BM2Pxxx系列也能實現百萬赫茲級別的開關是不是更好。

確實該系列產品實現了小型化,但如果提高開關速度,會有效率下降的缺點。剛才提到DC/DC轉換器的例子,是處理的功率很小、因為更重視小型化而多少可以犧牲一些效率的應用。也就是大家常說的:權衡取捨。

效率下降是因為開關損耗。但是內建的SJ MOSFET與其說可以高速開關,倒不如說是因為開關損耗小所以可以高速使用。實現了處理較大功率的同時,維持必要的效率,能以適當的開關速度使用小型的外接零件。該IC以65kHz為最合適。

-照片上的評估板就是由相應尺寸的零件所組成的…


這是稱為“BM2P094FEVK-001”的評估板,使用了稱為“BM2P094F”的SO-8包裝機型。輸出為5V/1A,5W。在表面的左中央處安裝的SO-8包裝就是BM2P094F。實際上,作為通用輸入的5W輸出產品已經做得相當小。當然,外接零件需要數百伏特特的耐壓,因此形成現在的尺寸。拿來和DC/DC轉換器相比,稍微有點不合理。

-關於小型化已經瞭解得很詳細了。關於效率方面,還希望您再稍微具體介紹一下。

是啊!在效率方面,可滿足Energy Star的標準也是BM2Pxxx系列的特點,後續將結合Energy Star的更新版標準作具體介紹。。

內建MOSFET的高效率AC/DC轉換器IC BM2Pxxx系列

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