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開(kāi)關(guān)管選擇方案
2006.05.07  來(lái)自:電子產(chǎn)品世界
    隨著便攜式電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展,改善其電源管理性能已成為首要的任務(wù).如何延長(zhǎng)便攜式產(chǎn)品的電池工作時(shí)間是當(dāng)今的設(shè)計(jì)人員面臨的最大問(wèn)題之一.

    早期的移動(dòng)通信產(chǎn)品,其系統(tǒng)的工作時(shí)間不超過(guò)一小時(shí),這使得它們?cè)谑褂蒙先狈ξ?而現(xiàn)在的移動(dòng)電話(huà)一般每隔一天才充一次電.這得益于兩方面:一方面電池的能量密度有了很大的提高;另一方面其元器件的功耗也在不斷降低.比較不同的組件及元器件,會(huì)發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)管有可能導(dǎo)致不希望有的功率損耗或過(guò)高的成本.

    為了降低電源管理開(kāi)關(guān)管的成本,ON Semiconductor公司將其重點(diǎn)轉(zhuǎn)向低成本、低功耗的開(kāi)關(guān)管.

    一個(gè)例子是MBT35200,它是一款低價(jià)、低功耗的雙結(jié)型功率晶體管(BJT),由于其飽和管壓降低,所以功耗也相應(yīng)減少.這種器件將優(yōu)先代替更大功率的BJT或者M(jìn)OSFET,從而降低成本,節(jié)省印刷電路板面積,并延長(zhǎng)系統(tǒng)的工作時(shí)間.

需要MOSFET還是BJY?

    移動(dòng)電話(huà)中的主開(kāi)關(guān)管目前普遍采用MOSFET.但是,隨著雙結(jié)型晶體管設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化,開(kāi)關(guān)管的選擇逐漸成為問(wèn)題.在這一點(diǎn)上必須考慮幾個(gè)基本問(wèn)題:MOSFET與BJT相比,通常存在以下優(yōu)點(diǎn):第一,它是用電壓來(lái)驅(qū)動(dòng),幾乎沒(méi)有什么損耗;第二,MOSFET的壓降(RDS(ON)*ID)很小,而B(niǎo)JT則需要用電流來(lái)驅(qū)動(dòng)且壓降在300mV范圍內(nèi).MOSFET的主要缺點(diǎn)是由于制造掩模工序多而成本較高.

    因此,MOSFET與BJT相比,其價(jià)格更貴.MOSFET也因取決于應(yīng)用的技術(shù)缺點(diǎn)而受到損壞.

    在移動(dòng)電話(huà)中,電源電壓較低,難以驅(qū)動(dòng)MOSFET,使它獲得數(shù)據(jù)手冊(cè)上所描述的RDS(ON)值(RDS(ON)值與驅(qū)動(dòng)電壓有關(guān),驅(qū)動(dòng)電壓越高,RDS(ON)越低),因此不能達(dá)到期望的效率.此外,RDS(ON)值將隨溫度的升高而增加,從25℃升到125℃時(shí)其值可增加一倍.所有這些參數(shù)的影響必須考慮在內(nèi),而且要考慮性?xún)r(jià)比.

    很顯然,標(biāo)準(zhǔn)的BJT不能滿(mǎn)足電源管理設(shè)計(jì)人員的期望,這是由于標(biāo)準(zhǔn)BJT的飽和管壓降過(guò)高.因此,為了接近理想開(kāi)關(guān)的特性,BJT的飽和管壓降必須降到最低.

    MBT35200采用特殊設(shè)計(jì),與市場(chǎng)上的同類(lèi)產(chǎn)品相比,它可以提供很低的飽和管壓降以及較高的電流.

典型應(yīng)用

    2A連續(xù)電流、5A峰值電流、耐壓35V的MBT35200特別針對(duì)移動(dòng)電話(huà)主開(kāi)關(guān)管的需要而設(shè)計(jì).當(dāng)然,這種開(kāi)關(guān)管也能應(yīng)用于其它場(chǎng)合,例如筆記本電腦、馬達(dá)控制、低壓降功率開(kāi)關(guān)管以及尋呼機(jī)等.

    如圖1a及圖1b所示,開(kāi)關(guān)管的主要功能是控制從A流向B的電流,使用MOSFET或BJT都可以達(dá)到這一目的.在某些應(yīng)用中,需要阻塞反向電流,以防止電流從B流向A.采用MOSFET時(shí),若B電壓高于A,則電流會(huì)經(jīng)MOSFET固有的體二極管從B流向A.為彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn),需要增加一個(gè)低壓降二極管,以防止反向電流,例如肖特基二極管.

    因此,總的壓降的計(jì)算公式為:

    Vdrop=RDS(ON)*ID+Vf

    式中RDS(ON)的值取決于所施加的VGS值,此外,還要考慮溫度對(duì)它的影響,Vf是肖特基二極管的正向壓降.

    為降低總的壓降,可以將兩個(gè)MOSFET背對(duì)背串接在一起.這種方式效果很好,但提高了成本.

    在采用低VCEsat的BJT的情況下,開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),Ic電流不會(huì)流向任何方向,其壓降為

    Vdrop=VCEsat

    從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看,MOSFET與肖特基二極管的組合方案的成本比MBT35200高出兩倍多.此外,低VCEsat方案可以節(jié)省電路板空間,并且無(wú)需肖特基二極管.

    對(duì)于給定的集電極電流Ic,基極電流越高,VCEsat越低.所以為了優(yōu)化MBT35200的工作性能,需要在VCEsat和基極電流之間尋找一個(gè)折衷方案.

表1 MBT35200參數(shù)摘要

總功耗(FR4最小焊盤(pán)) 1.0W
BVCEO 35V
Ic(連續(xù)) 2A
Ic(峰值) 5A
hFE典型值(Ic=2A) 200
VCEsat典型值Ic/IB=50,Ic=1A
                  Ic=100mA 130mV
35mV

    一方面基極電流應(yīng)盡可能地提高,從而最大程度地降低VCEsat,另一方面基極電流應(yīng)盡可能地降低,以延長(zhǎng)電池的工作時(shí)間.

    如果選擇hFE為100的管子,驅(qū)動(dòng)電流是集電極電流的1%,因此限制了控制Ic電流吸收的能力.

    MOSFET及BJT的主要優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)已作了回顧.采用MOSFET的方案雖然簡(jiǎn)單,但成本較高,而且會(huì)占用較大的電路板空間.相比之下,MBT35200具有既經(jīng)濟(jì)又節(jié)省電路板空間的優(yōu)點(diǎn).

學(xué)習(xí)了~~~

你試一下好了,4N60不行就用6N60,試出來(lái)的!

如果隻是上面的已知條件,可能隻有象222222大大說(shuō)的用管子去試出來(lái)了~~~

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初級(jí)電流的2-3倍即可,當(dāng)然是在保證結(jié)溫的前提下.總耐壓是源電壓的四倍

頂,支持,學(xué)習(xí)了

還要看你使用什么PWM的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),不同的拓?fù)溥x擇不通的管.