IR助力未来电子系统-推出具有超低导通电阻的AC-DC同步整流MOSFET
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2005-02-05 00:00
前言:
著名功率管理厂商国际整流器公司(International Rectifier,简称IR)发布了一组电压为75V和100V,专用于AC-DC同步整流和Oring电路的MOSFET。这批新器件具备业界前所未有的超低导通电阻(例如,IRFB4310 [100V] RDS(on) =7mOhm;IRFB3207 [75V] RDS (on) = 4.5mOhm),能极大优化笔记本电脑、LCD适配器和服务器等应用中AC-DC SMPS的效率和功率密度。
电子产品及其相关服务已经成为人们生活的一部分,人们在享受电子产品所带来的便利和丰富的内容之外,也对电子系统提出了更高、更苛刻的要求—归纳起来,未来的电子产品将以更低的价格、更小的体积实现更多的功能应用。IR公司推出的这一组新品MOSFET正是为了满足未来电子的系统而推出的。
首先,在体积上。用IR公司这一新产品系列的同步整流MOSFET来取代目前AC—DC中的二极管可以做到至少缩小1倍的体积。例如在一个SMPS里面,传统的次边解决方案是一个二极管加上多个绕阻,而用IR的“同步整流”MOSFET,就简化为单绕阻加一个MOSFET和直接降压,而在一个功率为120W的笔记本电脑变压器的开关电源的实际应用中,IR实现了用一个MOS管取代三个二极管。进而实现节约电路板空间、增加能量密度的目标;其次,在成本上。通过前面我们可以了解,MOS管可以做到“以一顶多”压缩元器件数目,显而易见的降低了成本。有读者会问MOS管的单价要高于二极管,但如果从整个系统来考虑是否还是这样呢?再举笔记本电脑变压器的实例,采用IR的“同步整流“MOSFET后,SMPS的成本比原来降低了60%。在市场竞争日趋激烈的今天,降低60% 的成本,无论如果是非常有诱惑力的。最后,在一款产品上的更多应用的关键在于如何降低电流在传输过程中的损耗。目前,业内的解决方案无怪乎两种,一是加高电压,这是未来电子系统的发展趋势,例如未来的电机驱动和服务器系统将加大的48V,汽车电子系统将加大到42V。另外一个解决的方法就是实现高功率转换效率。这也是IR推出”同步整流“MOSFET产品的诱人之处。
在AC—DC SMS中,二极管整流的传导损失公式是(Vf x If) ,这个公式很直接的说明了一个二极管的功率损耗在整个系统功率损耗中占到了相当大的比重。再看MOSFT,“i-v” 阻抗特性 ( RDS(on) x Idrms2 ) ,这使得MOS管可以实现降低几乎10倍的功率损耗。不仅如此,采用MOS管来代替二极管还可以有效的降低寄生体二极管的功率损耗。工程师在设计电路时,寄生体二级管是必须考虑的一个因素,在以往的系统损耗中寄生体二级管会带来10%的功率损耗。寄生体二级管是无法完全消除的,只能来优化。在采用MOSFET的系统中,寄生体二级管只是在MOSFET关断的时候在其反向恢复时才会产生电流、电压(公式是U x I),而MOSFET导通时,它则被短路,因此不消耗功率。
所要解决的适用于反激、半桥、全桥、正激转换器等各类不同AC-DC拓扑架构的次边。传统上,在能量密度较高的SMPS中通常将肖特基二极管作为输出整流器件。而以IR的同步整流MOSFET替代肖特基二极管,能极大提升电路效率。IR中国及香港销售总监严国富表示:“计算机微处理器的运算速度越来越快,耗能也越来越大。IR新推出的整流MOSFET专门针对下一代数字系统,可实现更大功率、更高效率、更高能量密度的AC-DC SMPS。”
IR推出的这一组新品具有TO-220、D2Pak和TO-262三种封装,均符合Q101和MSL1标准。用户还可以选用无铅封装,在同样价格、保证所有性能的前提下,进一步满足最新SMPS解决方案中所要求的“限制在电气及电子设备中使用有害物质”。有关无铅封装的知识详情参阅 http://www.irf.com/ehs/pbfreefaq.html。