安森德超结(SJ)MOS在PD快充上的应用

发布时间：2024-10-08 14:28
作者：AMEYA360
来源：安森德
阅读量：2172

　　安森德超结(SJ)MOS应用

　　移动互联网时代，为了满足人们对小巧便携简单，快速充电的需求，缓解充电的烦恼，催生了快速充电器的发展和普及。手机快充技术迅速发展，能效高，功率密度大，以PD快充为代表的充电器迅速发展，且市场空间巨大。功率器件MOSFET，作为PD快充、适配器等智能终端配套产品核心元器件之一，同样也迎来了发展契机。

安森德超结(SJ)MOS在PD快充上的应用

　　快充技术的发展，充电器功率也将不断提升，对其内部的元器件性能要求提出了新的挑战。

　　为满足充电器、适配器等需求，安森德ASDsemi推出了一系列可靠、高效的高中低压MOSFET。涵盖20V-700V电压全系列产品，各种工艺Trench, SGT, 超结等，RDS(ON)小，Qg小，产品种类齐全，满足客户各种选型需求的同时，产品在提高温升效率、改善EMI特性、抗雷击浪涌能力方面有良好的表现。

　　01、安森德多层外延SJ MOS优势

　　效率高

　　较高的轻载、满载效率，超低的导通内阻、Qg，有效的降低导通、开关损耗。

　　低温升

　　较低的功耗，有效的降低电源整体的工作温度，延长电源的使用寿命。

　　稳定性强

　　强大的 EAS 能力可以为电源抗冲击提供有效的保证，芯片的内部缺陷远小于低成本的沟槽工艺产品，其高温稳定性大大提高。

　　内阻低

　　超结MOS具有极低的内阻，在相同的芯片面积下，超结MOS芯片的内阻甚至只有传统MOS的一半以上。

　　体积小

　　在同等电压和电流要求下，超结MOS的芯片面积能做到比传统MOS更小，可以封装更小尺寸的产品。

　　02、应用拓扑图

安森德超结(SJ)MOS在PD快充上的应用

　　03、安森德多层外延SJ MOS应用

　　超结(SJ)MOSFET被广泛应用于电子设备，且应用范围正在不断扩大，成为电子设备不可或缺的重要元器件，其主要应用于PD快充、充电桩、新能源汽车等领域。

　　04、安森德ASDsemi产品选型推荐

安森德超结(SJ)MOS在PD快充上的应用

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　　导语　　很多工程师选MOS，第一眼看的是：耐压够不够?电流够不够?Rds(on)够不够低?　　但产品一上机，却频频出现：　　● 电机启动时炸管　　● 电源突加载直接挂掉　　● 温升超标，可靠性堪忧　　问题往往不在参数表，而在咱们有没有看懂这张图——SOA曲线。　　今天，安森德(ASDsemi)就带你拆开这张MOS选型的“黄金地图”。　　什么是SOA曲线?　　SOA(Safe Operating Area，安全工作区)曲线图，就是MOS管的“能力天花板”。　　图：SOA曲线图示例　　横轴：Vds(漏源电压)　　纵轴：Id(漏极电流)　　阴影区：MOS可以长期、可靠工作的范围　　只要工作点落在阴影区，MOS就是安全的;一旦越界，要么罢工，要么直接烧毁。　　而且要注意：　　● 温度越高 → 安全区越小　　● 脉冲越宽 → 耐受能力下降　　所以在电机驱动、电源开关、负载突变等场景，SOA不是“参考”，而是选型红线，必须确保实际工作点始终落在对应工况的 SOA 曲线内，才能避免器件过载损坏。　　图：裸露焊盘的MOS内部结构示意　　SOA曲线的5个关键区段　　下面我们逐段拆解SOA曲线，搞懂每一区段背后的物理意义和设计约束。　　图：SOA五段标注图(A/B/C/D/E段)　　1　　A段　　阻抗限制线(欧姆区)　　满足欧姆定律：Vds = Id × Rds(on)　　在固定温度和 Vgs(栅源电压)条件下，Rds(on) 会保持恒定。因此当MOS完全导通后， Vds与Id呈线性关系。这就是为什么：　　同样电流下，Rds(on)越小，温升越低　　高温下Rds(on)变大，SOA会被进一步压缩　　安森德提示　　选型时务必使用高温Rds(on)，而不是常温标称值。常温下漂亮的参数，到了高温工况可能完全不够用。　　2　　B段　　IDM电流限制线(封装极限)　　由晶圆 + 键合线 + 封装结构共同决定，代表MOS能承受的最大峰值电流Idmax　　不同封装的散热能力、电流承载结构存在差异，直接决定了 Idmax 的上限，这是器件出厂时就确定的关键参数。　　Idmax是大厂经过仿真、计算、大量实测才给出的安全边界。无论电机启动、短路冲击还是电源突载，工作电流绝不能超过长时间或接近Idmax，否则就是「秒烧」，不仅会损坏 MOS 管，还可能引发整个电路的故障，造成严重损失，选型时必须按最恶劣工况校核峰值电流。　　3　　C段　　晶圆功率限制线(热限制)　　满足：P = Vds × Id　　例如某MOS最大耗散功率为10W：　　● Vds=2V → 最大Id≈5A　　● Vds=5V → 最大Id≈2A　　漏源电压Vds与漏极电流Id两者乘积始终接近 10W。这条斜线背后，本质是对最大结温(150℃/175℃)的保护。　　3　　D段　　热稳定限制线(NTC效应区)　　温度↑ → Vgs(th)↓ → 导通增强 → 发热↑　　由于温度越高Vgs(th)越低，导通程度越大，损耗越大，进而加剧温升，形成正反馈，极易导致热失控。　　那么此时需要限制发热功率，故曲线下折，该段折线通常是由实际测试得出的安全边界，不是简单公式计算。　　4　　E段　　电压限制线(BVdss)　　也就是规格书中的漏源击穿电压，MOS管的“能力天花板”。超过这一数值，MOS将发生雪崩击穿。　　咱们选MOS管时，要是摸不清这个天花板，设计电路就跟瞎忙活一样。比如明明管子最大能扛10A电流、20V电压，结果实际用的时候给到12A、25V，开机可能就烧管，到时候查问题只能干着急。　　设计建议　　虽然部分器件具备一定EAS能力，但设计上不应依赖雪崩耐受作为常态工作模式。务必留足电压裕量。　　安森德工程师的选型建议　　掌握了SOA曲线的原理，接下来就是落地到实际设计中。以下四步是安森德FAE团队总结的实战流程：　　1. 先画工况轨迹：把电路中典型的电压、电流、脉冲宽度，标在SOA图上，对照SOA曲线看是否在安全区。　　2. 按最恶劣条件校核：用高温Rds(on)、长脉冲SOA曲线复核。　　3. 预留足够裕量：尤其是电机启动、短路保护、热插拔等瞬态场景。　　4. 关注封装与散热：提前考虑散热、脉冲工况因素。再好的晶圆和设计，封装扛不住，SOA也会大幅缩水。
2026-08-18 10:03 阅读量：350
安森德丨从Datasheet到实板：一颗MOS的真实功耗拆解
行业新闻

安森德丨从Datasheet到实板：一颗MOS的真实功耗拆解

　　导语　　ASDsemi　　“这颗MOS在板子上烫手，会不会炸?”　　“20A负载，到底该按多少瓦来算损耗?”　　这是很多电源工程师在做电机驱动、DCDC Buck时最常遇到的问题。但大多数时候，大家只看导通损耗，结果温升超标、可靠性下降、反复改板。　　今天，安森德(ASDsemi)用一颗DCDC MOS——ASS025N06T1M，在典型24V→12V Buck电路中，一步一步拆解MOSFET的真实耗散功率，让你以后选型不再纠结。　　图：Buck电路典型原理图　　先看工况：我们算的是什么?　　ASDsemi　　为了让计算更有参考价值，我们设定一个非常常见的Buck场景：　　这颗ASS025N06T1M来自安森德，60V耐压、低Rds(on)，非常适合DCDC、电机驱动等场景。　　图：ASS025N06T1M 封装图　　从Datasheet里抓这5个关键参数　　ASDsemi　　很多工程师算不准损耗，第一步就错了：参数没取对。一定要从数据手册(Datasheet)中提取——而且要用高温参数。　　常温Rds(on)只是“理想值”，实际工作时结温通常接近100℃，一定要用高温Rds(on)，否则算出来的损耗会严重偏低。　　一步一步算：总损耗=1.082W　　ASDsemi　　我们以“上管(High-side)”为例，把每一项损耗拆开算一遍。　　总账来了：1.082W意味着什么?　　ASDsemi　　看起来不大?但别忘了，这1W出头的功耗，集中在一颗小小MOS的结区里，如果没有合理的PCB铜皮和散热设计，局部温升依然可能非常惊人。　　图：安森德FAE对样品做热成像测温　　什么时候可以“偷懒”?　　什么时候必须全算?　　在实际工程中，为了加快估算，有些损耗可以适当简化——但前提是你得知道自己在忽略什么：　　MOSFET的损耗计算，不是“纸上谈兵”，而是可靠性设计的起点。
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