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来自工程师的声音

实现业界顶级的80V高耐压与高效率的DC/DC转换器

仅高耐压无法解决用户的课题

关键词
  • 二极管整流/异步整流
  • 保护功能
  • 80V
  • 48V级
  • 效率改善
  • 降压比高
  • 防止破坏
  • 外置元器件
  • 评估作业

-接下来想请您介绍一下BD9G341AEFJ。首先请讲一下概要。

BD9G341AEFJ内置的MOSFET是N通道,额定为80V/3.5A。转换方式是称为“二极管整流”“异步整流”的降压方式。用电阻,电容器,肖特基势垒二极管以及电感等少量的外置元器件,可简单地构建高性能的高耐压DC/DC转换器。

因为是电流模式控制,所以,相位补偿简单,可获得高速的瞬态响应。开关频率可在50kHz~750kHz的范围设置,以优化尺寸和效率。此外,还具有近年来在DC/DC转换器上搭载的几乎所有的保护功能

请参考下面的特点,规格概略和应用电路例。

  • ・内置额定80V/3.5A,
       Ron 150mΩ的Nch MOSFET
  • ・最大输出电流:3A
  • ・输入电压范围:12V~76V
  • ・输出电压范围:1.0V~输入电压
  • ・开关频率(可变):50kHz~750kHz
  • ・基准电压:1.0V±1.5%(25℃)±2%
       (整个温度范围)
  • ・高精度EN阈值±3%
  • ・软启动功能
  • ・待机功能
  • ・搭载过电流保护(OCP),
       防止低输入误动作(UVLO),
       温度保护电路(TSD),
       过电压保护(OVP)
  • ・工作温度范围:-40℃~+85℃
  • ・封装:HTSOP-J8(4.9 x 6.0 x 1.0mm)

appli
pkg

-我曾认为既然称作高耐压产品是不是因为有什么特别之处,但其实它的构成非常简单啊。

一般高耐压的DC/DC转换器多采用外置高耐压MOSFET的电路结构来实现高耐压,但BD9G341AEFJ通过内置MOSFET,不再需要进行MOSFET的选型工作等。安装面积因无外置MOSFET的部分而变小。是一款不仅高耐压,而且集成了作为最先进的DC/DC转换器IC所需特性的IC。

-也就是除高耐压之外,还有其他优势对吧。

BD9G341AEFJ是以4个关键点为前提开发的。

1. 实现业界顶级的80V高耐压
2.以80V级的DC/DC转换器,实现业界最高效率
3.搭载防止破坏、提高安全性的保护功能,提高设备的可靠性
4.通过小型封装和减少外置元器件,谋求进一步节省空间以及设计的简化

-通过内置MOSFET来实现80V耐压,还是很不容易的吧?

前面已经稍作介绍,80V的高耐压是通过ROHM拥有的业界最先进的电源系统工艺——0.6µm的高耐压BiCDMOS而实现的。如果没有这种高级的制造工艺是无法制造的。实际上,从市场的高耐压产品尚未达到80V看也可明确知道这一点。要想完全满足包括电信和工业领域的48V级输入电压需求,需要80V的耐压。如果是80V,可对突发的浪涌等保有较大余量,因此,可提高电源条件严格、实用性要求高的应用可靠性。

-关于效率,听说在从高输入电压降到低电压的条件下,效率会变差?

一般来说,支持高耐压的DC/DC转换器,受元件特性和电路结构等影响,效率常常比低电压用的差。另外,从48V降到5V这类降压比高的条件下,比从12V降到5V这样的条件下的效率要低。BD9G341AEFJ与类似的IC比较时,最大可改善效率19%,稳定状态下可改善效率1.5%。图中是振荡频率300kHz、输入电压48V、输出电压5V条件下的数据。

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-处理高电压时,防止破坏、提高安全性都是非常重要的吧。

处理高电压是前提,所以,考虑到需要具备更安全的保护功能,输出短路保护搭载了ROHM独有的打嗝(hiccup)模式。通常的输出短路保护,虽然保护功能会工作,但有可能成为过热状态,最终导致产品破坏。BD9G341AEFJ的保护功能,周期性地进行关断与恢复,抑制发热的同时当障碍排除时,就会自动恢复。通过这种方法,可防止电源被破坏,提高应用的可靠性。

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-第4点是小型化和设计的简化,这是近来必须考虑的课题。

将包括80V高耐压MOSFET在内的栅极驱动器用升压二极管等一般外置的元器件尽可能地内置,使外置元器件保持在最低限度。类似产品需要的外置元器件是17个左右,但BD9G341AEFJ仅需12个即可。此外,不仅具有如此高的集成度,还成功实现小型8引脚HTSOP-J8(4.9 x 6.0 x 1.0mm)封装。这样,减少了安装面积的同时,设计及评估也变得非常简单。特别是通过内置MOSFET,可以大大减少MOSFET选型和评估作业,缩短产品投入到市场的时间。

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-最后,请总结归纳一下。

如果考虑电信和工业设备市场的要求,现有的高耐压DC/DC转换器IC,很难实现具有安全余量的电源。相比之下,ROHM以实现了80V业界顶级耐压的IC,进入高耐压DC/DC转换器IC市场。这对用户来说,高耐压DC/DC转换器IC的选择增多了。

但是,近年来的小型省力化要求、以及缩短产品投入市场的时间等课题,是必须要应对的。只是单纯的“80V高耐压”,无法解决用户的不满和课题,因而ROHM开发了BD9G341AEFJ。

目前,ROHM正在进行使高耐压DC/DC转换器产品阵容更完善的衍生品开发,因此,敬请期待今后的产品阵容。

实现业界顶级的80V高耐压与高效率的DC/DC转换器

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