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内置MOSFET的高效率AC/DC转换器IC BM2Pxxx系列

为解决课题而开发的IC

内置ROHM独有超级结MOSFET的
高效率AC/DC转换器IC BM2Pxxx系列 -其2-

关键词
  • 效率改善
  • 小型化
  • 待机时
  • 轻负载时
  • 超级结MOSFET
  • SOP8
  • 保护功能

-那么,请介绍一下以解决现有AC/DC转换器的课题“效率改善与小型化”为目的而开发的BM2Pxxx系列,是什么样的IC?

BM2Pxxx系列是基本上可以构建最高25W的隔离型反激式AC/DC转换器的IC,也支持非隔离型。右图是IC内部框图与外围电路例。控制为电流模式PWM。最大的特点就是内置输出功率晶体管,集成了作为电源电路所需的几乎所有保护功能。为了便于详细说明,我汇总了其特点和优点,请允许我按这个汇总表来介绍。可稍微有些详细,但里面几乎包含了BM2Pxxx系列的所有特点。

BM2Pxxx系列的特点和优点

・内置ROHM独有的650V超级结MOSFET 高效率和小型化
・电流模式PWM控制、逐周期过电流限制功能 提高负载瞬态响应的速度
・开关频率 65kHz 开关损耗与外围元器件尺寸的良好平衡
・低工作电流 500~950μA(typ. 因机型而异) 低功耗
・突发工作电流 400μA(typ. 通用) 防止轻负载时、待机时的效率下降
・轻负载时突发工作 防止轻负载时、待机时的效率下降
・内置650V启动电路 軽降低轻负载时、待机时功耗,高速启动
・VCC引脚低电压保护及过电压保护 输出电压的过电压保护、其他外置元器件开路保护
・SOURCE引脚开路保护及短路保护 防止内置MOSFET的损坏。短路保护为ROHM独有
・掉电保护(BR)功能 AC电压下降保护
・二次侧过电流保护电路 过负载保护
・软启动 高效率和小型化
・不仅有DIP7封装,还有小型表面贴装SOP8封装 使小型化、小功率的产品更加小型
・共24种机型的产品阵容 使设计灵活性更高

这些功能和特点是以1)高效率、2)低功耗、3)待机功耗小、4) 有助于小型化 为目的的。

-这四点应该与前面提到的AC/DC转换器的课题有直接关系,请按顺序介绍一下关键要点。

关于第一点的高效率,内置的输出晶体管为ROHM独有的超级结MOSFET(以下简称“SJ MOSFET”),这是关键要点。在效率方面,与通用MOSFET相比导通电阻大幅度降低,可实现高速开关,因此导通损耗和开关损耗显著改善。开关频率与开关损耗有关。高速开关的话就可以使用小型的外围元器件,但效率会降低,因此采取两者平衡的设置。

实际上,采用SJ MOSFET也是与小型化相关的核心要点,我将另行详细介绍。

-关于第二点的低功耗呢?

第二点结合第三点的待机时功耗一起介绍。BM2Pxxx系列工作时的自身消耗电流因机型而异,基本为500μA~950μA(typ),作为输出晶体管内置型AC/DC转换器用的IC,已经控制在相当低的水平。

-听说有24种机型,这种工作电流的差异与什么有关系呢?

这是自身消耗的部分,当然会和效率有关。突发时,这是轻负载时和待机时的工作模式,此时的工作电流为400μA(typ),是与机型没有关系的。负载电流大时的效率对输出晶体管损耗的影响大,包括待机时的轻负载时,这种自身消耗部分对效率起着支配性作用。
换句话说,低功耗就是在整个负载范围高效率,即能否低损耗工作,而且其中待机时、轻负载时保持正常的工作电流不变的话,效率会明显降低,所以需要想办法降低轻负载时的工作电流。

-具体是指哪个功能呢?

就是指在轻负载时“突发工作”这个项目。简单来说,突发工作在轻负载时停止工作,仅在需要负载电流时工作。以此来降低工作电流。

-那么,最后是小型化。

小型化上从两个方面来处理。一是减小IC自身尺寸,另外一个是包括外围元器件在内减小电路整体的面积。

-IC封装DIP7是覆盖到25W吧?另外还有给人以更小巧印象的更加小型的表面贴装型SOP8封装对吧。

是的。SOP8是覆盖到8W的封装,其他公司的产品在这个输出功率范围都是DIP7或DIP8封装。我想这有几个原因。包括可覆盖8W的输出晶体管与控制、保护电路在内的芯片可能无法完全容纳在SOP8封装中。而BM2Pxxx系列搭载ROHM独有的SJ MOSFET。单位尺寸的导通电阻低,应对同样功率的话,可以减小芯片尺寸。利用这方面的优势,实现了SOP8封装的产品阵容。

-实际上SOP8会小巧到什么程度呢?

IC所需要的安装面积缩减了47%,接近一半。

-另外关于外围元器件采取什么方法呢?

就是通过提高对IC的集成度,来减少外置元器件数量;控制方面通过提高开关频率从而实现可使用小型外置元器件。

首先,内置输出晶体管,故减少相应的1个元器件。其次,搭载了电源所需的几乎所有的保护功能,所以基本不需要保护用的电路和元器件。如果在外置电路上构建BM2Pxxx系列所具备的全部保护功能的话,电阻、电容器不用说,放大器、比较器等就需要相当数量的元器件和面积,有些功能可能还无法实现吧。想想设计所花费的精力和时间,是非常不容易的。

关于开关频率,采用开关损耗小、可高速开关的SJ MOSFET,既可保持效率还可设置比较快的开关频率。由此,变压器、输出电容器可以使用更小型的产品。

-明白了。这样的话,可以说内置SJMOSFET真是对解决课题做出了重大贡献呢。

的确如此。当然不止这些,整体上除了处理高电压外,具有与最新的DC/DC转换器同样的低功耗、搭载保护电路、以及具备高速瞬态响应性能等方面也是作为AC/DC转换器的重大进步。

BM2Pxxx系列设计采购支持

内置ROHM独有超级结MOSFET的
高效率AC/DC转换器IC BM2Pxxx系列 -其2-

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