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80V高耐壓與高效率的DC/DC轉換器介紹

賈大林 ? 來源:羅姆 ? 作者:羅姆 ? 2023-02-17 12:04 ? 次閱讀

-接下來想請您介紹一下BD9G341AEFJ。首先請講一下概要。

BD9G341AEFJ內置的MOSFET是N通道,額定為80V/3.5A。轉換方式是稱為“二極管整流”或“異步整流”的降壓方式。用電阻,電容器,肖特基勢壘二極管以及電感等少量的外置元器件,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,可獲得高速的瞬態響應。開關頻率可在50kHz~750kHz的范圍設置,以優化尺寸和效率。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。

內置額定80V/3.5A,Ron 150mΩ的Nch MOSFET

最大輸出電流:3A

輸入電壓范圍:12V~76V

輸出電壓范圍:1.0V~輸入電壓

開關頻率(可變):50kHz~750kHz

基準電壓:1.0V±1.5%(25℃)±2%
(整個溫度范圍)

高精度EN閾值±3%

軟啟動功能

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)

工作溫度范圍:-40℃~+85℃

封裝: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么特別之處,但其實它的構成非常簡單啊。

一般高耐壓的DC/DC轉換器多采用外置高耐壓MOSFET的電路結構來實現高耐壓,但BD9G341AEFJ通過內置MOSFET,不再需要進行MOSFET的選型工作等。安裝面積因無外置MOSFET的部分而變小。是一款不僅高耐壓,而且集成了作為最先進的DC/DC轉換器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個關鍵點為前提開發的。

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.通過小型封裝和減少外置元器件,謀求進一步節省空間以及設計的簡化

-通過內置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工藝——0.6μm的高耐壓BiCDMOS而實現的。如果沒有這種高級的制造工藝是無法制造的。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,可對突發的浪涌等保有較大余量,因此,可提高電源條件嚴格、實用性要求高的應用可靠性。

-關于效率,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,支持高耐壓的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這類降壓比高的條件下,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%。圖中是振蕩頻率300kHz、輸入電壓48V、輸出電壓5V條件下的數據。

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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,周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在內的柵極驅動器用升壓二極管等一般外置的元器件盡可能地內置,使外置元器件保持在最低限度。類似產品需要的外置元器件是17個左右,但BD9G341AEFJ僅需12個即可。此外,不僅具有如此高的集成度,還成功實現小型8引腳HTSOP-J8(4.9 x 6.0 x 1.0mm)封裝。這樣,減少了安裝面積的同時,設計及評估也變得非常簡單。特別是通過內置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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-最后,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轉換器IC,很難實現具有安全余量的電源。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轉換器IC市場。這對用戶來說,高耐壓DC/DC轉換器IC的選擇增多了。

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

目前,ROHM正在進行使高耐壓DC/DC轉換器產品陣容更完善的衍生品開發,因此,敬請期待今后的產品陣容。

審核編輯黃宇

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