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第五代 DTMOS 超级结 MOSFET 让电源变得更加安静和

2018-03-24 09:13 出处:未知 人气: 评论(0
在安静的夜晚,拿着手机充着电,你是否听到了滋滋的声音?很多人觉得这个声音听着挺害怕的,一番查找后,发现这个奇怪的声音是从手机充电器发出来的。其实,除了手机, LED灯、笔记本电源适配器和平板电脑电源等高端电源设备都有这个声音。这个声音在电子工程学中,叫做电磁噪声,主要来源于设备里面的开关电源系统。
 
在持续提高开关功率转换系统(如PFC和开关电源等)能效的趋势推动下,超级结MOSFET已成为关注节能表现的设计人员所青睐的解决方案。该技术可以减小与关键参数相关的芯片尺寸,如MOSFET的导通电阻等,从而帮助设计师减小电路尺寸、提高电流密度。但是,随着该器件技术在市场中的应用日益普及,带来的噪声性能等新问题也随之而来。这样给电源设计师带来了巨大的压力,他们必须在日益严苛的成本限制下,满足用户对更高能效、可靠性和微型化电源的需求的同时,还要花时间来抑制电磁干扰。
 
如何抑制电磁噪声?

电源系统电路中,往往会有谐振开关拓扑,例如带有零电压开关功能的LLC转换器等。LLC电路的初级侧开关,如图1(MOSFET Q1和Q2)所示,目前通常采用超级结晶体管,以打造紧凑且高效节能的电源。因其固有的低电磁辐射而在此类应用中得到广泛使用,随之带来的就是电磁噪声。
 
 图1:初级侧超级结晶体管可以增强高端LLC谐振电源装置的效率 
超级结晶体管与传统平面硅MOSFET相比,电源设计人员在使用超级结MOSFET时,可以大幅降低特定芯片尺寸下的导通损耗。早期的超级结器件的结构,其通常采用多次外延工艺制造而成,导致其尺寸偏大,同时也限制了N区结构减小导通电阻的设计。第四代DTMOS器件使用了单次外延工艺,能使超级结MOSFET在温度变化时具有更稳定的性能,最终有助于解决减小导通电阻和转换效率问题。如此看来,实现低的导通电阻和噪声性能,主要取决于采用功率半导体的技术。
 
采用第五代DTMOS FET来降低电磁噪声
东芝电子元件及存储装置株式会社推出第五代DTMOS超级结MOSFET器件,可以实现功率转换器的低噪声性能。第五代DTMOS在第四代DTMOS系列的基础上增加了更多的改进功能,包括导通电阻RDS(ON)进一步降低17%,并更大程度地优化了开关功能和电磁干扰噪声间的平衡。
 
这种器件发出的噪声与竞争性低电磁干扰器件的噪声效果相当,而同时该器件还具有超级结技术所特有的导通电阻极低的特性。图2对电视电源PFC电路所用第四代和第五代N通道、0.38mΩ级600V器件产生的电磁干扰水平进行了对比,结果显示后者可以显著减少干扰。
 
 图2:第五代超级结技术可以改进噪声性能 
日前发布的第五代DTMOS首次采用广受欢迎的TO-252(DPAK)和TO-220SIS封装。随着最新系列产品的出现,产品命名规则已发生了变化,导通电阻RDS(ON)值取代了品名中的漏极电流(ID)。如图3所示:


 图3:第五代DTMOS超级结技术中的第一批产品 
最新一代超级结MOSFET改进了开关性能、具有更高的稳定性和可靠性,增大了电流密度,优化了开关电源的电磁干扰噪声,让电源变得更加安静和高效。不仅帮助设计师完成抑制电源噪声的任务,减轻他们的压力,而且产品价格更加经济,尤其适用于成本敏感型应用。

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