多合一功率器件進展
2004年10月A版
除了少部分其他應(yīng)用之外, 金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)在功率管理系統(tǒng)中幾乎都用作開關(guān)。這種應(yīng)用引發(fā)了大量的MOSFET技術(shù)創(chuàng)新,并為滿足應(yīng)用的需要推出種類繁多的產(chǎn)品。在這段時間內(nèi),MOSFET已經(jīng)從一種簡單、容易操作的電壓驅(qū)動開關(guān)發(fā)展成為了一種復(fù)雜的開關(guān)器件; 而這也導(dǎo)致功率電路設(shè)計人員轉(zhuǎn)變成為元器件工程師。如今的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在幫助設(shè)計人員回歸到設(shè)計上來,因為許多元器件是由控制集成電路芯片和一個或更多的功率器件組合而成的, 它們證明,二合一方案實際上是非�？尚械摹�
二合一
制造“二合一”器件是一回事,而要取得商業(yè)上的成功,就必須要能給客戶帶來非常明顯的利益,這一點對客戶而言非常明顯�！岸弦弧奔煞桨傅闹饕獌�(yōu)點包括以下5個方面：更快的開關(guān);更高的頻率;更低的功耗;元件數(shù)量;操作便利。
本文將詳細討論這些方面,并輔以實例說明飛利浦產(chǎn)品如何實現(xiàn)這些優(yōu)異性能。
更快地開關(guān)
MOSFET技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)到了開關(guān)次數(shù)經(jīng)常會被功率器件中的焊接線、器件腳長和器件附近的PCB印制線所限的程度了。過去的五年中,技術(shù)進步已經(jīng)使該產(chǎn)業(yè)達到哪怕是幾nH的寄生電感變化都會極大地影響電路性能的地步,這種進步的確是不同凡響。在這種應(yīng)用當中,寄生阻抗會引發(fā)各種各樣的電磁兼容(EMC)問題,因此布局成了決定電路性能的一個關(guān)鍵因素。所以,集成為這種應(yīng)用所帶來的好處是顯而易見的：即可在穩(wěn)定和可控制的環(huán)境中極大降低阻抗。
如飛利浦最近發(fā)布的PIP401或操作智能開關(guān)(ORIS),它明確表明了二合一結(jié)構(gòu)能夠達到傳統(tǒng)組件無法達到的性能水平。在這類應(yīng)用中,MOSFET替代了肖特基二極管,因為這樣能夠讓功耗大大降低。然而,使用MOSFET所帶來的一個問題是你需要在故障發(fā)生時進行檢測,并將它迅速而徹底地關(guān)閉。這樣的檢測與驅(qū)動電路很難用傳統(tǒng)組件制造出來,然而用像PIP401這樣的集成器件,問題就很好解決了。
PIP401在功率管理器件的發(fā)展中,是一個再簡單不過的概念,然而它的確具有里程碑式的意義：一個兩芯片器件,即在25mm2的MOSFET上運用芯片堆疊(Chip-on-Chip)技術(shù)安裝的傳感器驅(qū)動器IC。它對于開關(guān)的好處最明顯地表現(xiàn)在圖1左上角的短焊接線上。這種2mm長的焊接線意味著驅(qū)動器和MOSFET柵極之間的電感將比使用傳統(tǒng)IC 和分立器件的電感低10到20倍。與現(xiàn)行的解決方案相比,這樣低的電感能使開關(guān)時間縮短50-70%。在或操作的應(yīng)用中,這個差別顯得尤為重要,因為它決定了你的網(wǎng)絡(luò)是否會掉線。
更高的頻率
一般說來,功率器件在開關(guān)速度上的突破往往會促使電路設(shè)計人員考慮以更高頻率開關(guān)的應(yīng)用,使電感器尺寸更小,電容器數(shù)量更少。功率管理解決方案的未來發(fā)展是和集成與控制功能,功率開關(guān)器件的發(fā)展休戚相關(guān)的。當今達到的發(fā)展水平,是開關(guān)頻率超過1MHz的50W+電源已
