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實現業界頂級的80V高耐壓與高效率的DC/DC轉換器

僅高耐壓無法解決用戶的課題

Keyword
  • 二極體整流/非同步整流
  • 保護功能
  • 80V
  • 48V級
  • 效率改善
  • 高降壓比
  • 防止破壞
  • 外接元件
  • 評估作業

-接下來想請您介紹一下BD9G341AEFJ。首先請講一下概要。

BD9G341AEFJ內建的MOSFET是N頻道,額定為80V/3.5A。轉換方式是稱為“二極體整流”或“非同步整流”的降壓方式。用電阻、電容、蕭特基二極體以及電感等少量的外接元件,可簡單地構建高性能的高耐壓DC/DC轉換器。

因為是電流模式控制,所以,相位補償簡單,可獲得高速的瞬態回應。開關頻率可在50kHz~750kHz的範圍設定,以最佳化尺寸和效率。此外,還具有近年來在DC/DC轉換器上搭載的幾乎所有的保護功能

請參考下面的特點、規格概略和應用電路例。

  • ・內建額定80V/3.5A、Ron 150mΩ的Nch MOSFET
  • ・最大輸出電流:3A
  • ・輸入電壓範圍:12V~76V
  • ・輸出電壓範圍:1.0V~輸入電壓
  • ・開關頻率(可變):50kHz~750kHz
  • ・基準電壓:1.0V±1.5%(25℃)±2%(整個溫度範圍)
  • ・高精度EN閾值±3%
  • ・緩啟動功能
  • ・待機功能
  • ・搭載過電流保護(OCP)、
    防止低輸入誤動作(UVLO)、
    溫度保護電路(TSD)、
    過電壓保護(OVP)
  • ・工作溫度範圍:-40℃~+85℃
  • ・包裝:HTSOP-J8(4.9 x 6.0 x 1.0mm)

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-我曾認為既然稱作高耐壓產品是不是因為有什麼特別之處,但其實它的構成非常簡單啊。

一般高耐壓的DC/DC轉換器多採用外接高耐壓MOSFET的電路結構來實現高耐壓,但BD9G341AEFJ通過內建MOSFET,不再需要進行MOSFET的選型工作等。安裝面積因無外接MOSFET的部分而變小。是一款不僅高耐壓,而且積集了作為最先進的DC/DC轉換IC所需特性的IC。

-也就是除高耐壓之外,還有其他優勢對吧。

BD9G341AEFJ是以4個關鍵點為前提研發的。

1.實現業界頂級的80V高耐壓
2.以80V級的DC/DC轉換器,實現業界最高效率
3.搭載防止破壞、提高安全性的保護功能,提高設備的可靠性 
4.通過小型包裝和減少外接元件,謀求進一步節省空間以及設計的簡化

-通過內建MOSFET來實現80V耐壓,還是很不容易的吧?

前面已經稍作介紹,80V的高耐壓是通過ROHM擁有的業界最先進的電源系統製程——0.6µm的高耐壓BiCDMOS而實現的。如果沒有這種高級的製造製程是無法製造的。實際上,從市場的高耐壓產品尚未達到80V看也可明確知道這一點。要想完全滿足包括電信和工業領域的48V級輸入電壓需求,需要80V的耐壓。如果是80V,可對Burst的突波等保有較大餘量,因此,可提高電源條件嚴格、實用性要求高的應用可靠性。

-關於效率,聽說在從高輸入電壓降到低電壓的條件下,效率會變差?

一般來說,支援高耐壓的DC/DC轉換器,受元件特性和電路結構等影響,效率常常比低電壓用的差。另外,從48V降到5V這類高降壓比的條件下,比從12V降到5V這樣的條件下的效率要低。BD9G341AEFJ與類似的IC比較時,最大可改善效率19%,穩定狀態下可改善效率1.5%。圖中是振盪頻率300kHz、輸入電壓48V、輸出電壓5V條件下的資料。

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-處理高電壓時,防止破壞、提高安全性都是非常重要的吧。

處理高電壓是前提,所以,考慮到需要具備更安全的保護功能,輸出短路保護搭載了ROHM獨有的打嗝(hiccup)模式。通常的輸出短路保護,雖然保護功能會工作,但有可能成為過熱狀態,最終導致產品破壞。BD9G341AEFJ的保護功能,週期性地進行關斷與恢復,抑制發熱的同時當障礙排除時,就會自動恢復。通過這種方法,可防止電源被破壞,提高應用的可靠性。

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-第4點是小型化和設計的簡化,這是近來必須考慮的課題。

將包括80V高耐壓MOSFET在內的閘極驅動器用升壓二極體等一般外接的元件盡可能地內建,使外接元件保持在最低限度。類似產品需要的外接元件是17個左右,但BD9G341AEFJ僅需12個即可。此外,不僅具有如此高的積集度,還成功實現小型8引腳HTSOP-J8(4.9 x 6.0 x 1.0mm)包裝。這樣,減少了安裝面積的同時,設計及評估也變得非常簡單。特別是通過內建MOSFET,可以大大減少MOSFET選型和評估作業,縮短產品投入到市場的時間。

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-最後,請總結歸納一下。

如果考慮電信和工業設備市場的要求,現有的高耐壓DC/DC轉換IC,很難實現具有安全餘量的電源。相比之下,ROHM以實現了80V業界頂級耐壓的IC,進入高耐壓DC/DC轉換IC市場。這對用戶來說,高耐壓DC/DC轉換IC的選擇增多了。

但是,近年來的小型省電化要求、以及縮短產品投入市場的時間等課題,是必須要對應的。只是單純的“80V高耐壓”,無法解決用戶的不滿和課題,因而ROHM研發了BD9G341AEFJ。

目前,ROHM正在進行使高耐壓DC/DC轉換器產品產品一覽更完善的衍生品研發,因此,敬請期待今後的產品產品一覽。

實現業界頂級的80V高耐壓與高效率的DC/DC轉換器

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