低VCEsat双极结晶体管和MOSFET的比较

2021-12-18 09:22分类：电子元器件阅读：

　　新式低VCEsat BJT技术性为传统式的平面图MOSFET(电流量处于500mA与5A中间的运用)给予了一种行得通的成本低取代计划方案。选用低VCEsat BJT有利于设计方案工作人员设计方案出费用更低、更具有核心竞争力的商品。

　　携带式商品(如手机上、数码相机、数码照相机、DVD播放软件、MP3播放软件和个人数字助理)的制定工作人员一直遭遇着工作压力，既要减缩原材料成本费，又不可以直接影响商品的特性，这对制定工作人员来讲是真真正正的挑戰，由于她们既要提升商品新特点，又无法对充电电池使用期限造成不良影响。

　　大部分携带式商品正方向着集成化电池管理模块(PMU)电源电路的角度发展趋势，这类电源电路专为操纵商品中的差异作用而设计方案，包含蓄电池充电、电池管理、过电压保护、 led背光、震动器、磁盘驱动器和外部设备的操纵、为数码相机和拍照闪光灯模块供电系统等。将电流量调节在500mA下列的电源电路一般都嵌在PMU中，包含末级调节管。殊不知，假如将电流量调节在500mA～5A的范畴内，外界调节管(MOSFET)是优选的典型性设计方案。文中将对MOSFET和低VCEsat双极结晶体三极管(BJT) 做一较为，能够看到选用后面一种不但能够降低功耗，与此同时还能够节约成本。

　　低VCEsat BJT与MOSFET作用同样，可是成本费更低，且在很多状况下，其功能损耗更低，因而充电电池使用期更长。更低的VCEsat BJT元器件选用了20数年前研发出來的技术性。现如今，此项技术性紧紧围绕减少正方向饱和状态工作电压，以得到非常低的正方向电阻器。在电流量为1A的情形下，一些新式低 VCEsat BJT现阶段的饱和状态工作电压远远地小于100mV。这代表着正方向电阻器小于100mΩ，因而与成本费较高的MOSFET对比，具有竞争能力。

　　设计方案考量要素

　　MOSFET是一个工作电压控制器件，而低VCEsat BJT 是电流量控制器件。因而，设计方案工作人员必须掌握常用PMU 控制回路的电流量極限，该PMU 控制回路用于明确选用低VCEsat BJT开展设计构思时的特殊电源电路规定。比如，假如低VCEsat BJT要操纵1A电流量，且其最烂状况下的扩大倍率为100，这时基极电流量最少务必做到10mA，以保证低VCEsat BJT做到饱和。操纵脚位务必可以为低VCEsat BJT给予10mA电流量以开展立即推动，不然必须另外的推动段。

　　电池充电电源电路实例分析

　　从携带式商品的电池充电电源电路可看得出(见图1、2)，选用低VCEsat BJT 和一个电阻器取代调节管Q1(输出功率MOSFET 2A, 20V, TSOP6 封裝)和堵塞肖特基二极管D1。在这个案例中，低VCEsat BJT比典型性MOSFET节省了0.20美元的成本费，且功能损耗减少了261 mW。

　　图1 MOSFET 和肖特基二极管组成的电池充电电源电路成本费及功能损耗

　　图2 选用低VCEsat BJT和参考点电阻器产生的电池充电电源电路的费用及功能损耗

　　锂电池的电池充电操纵元器件均嵌在PMU中。PMU操纵脚位上升以通断外界调节管Q1，且电流设成1A。串连的肖特基二极管D1需堵塞充电电池的方向电流量。

　　调节管Q1和反方向堵塞二极管D1上的典型性功能损耗可按下列方法测算：

　　Q1功能损耗=I2&TImes;R，I=1A,RDS(ON)=60mΩ, Q1功能损耗=60mW

　　D1功能损耗=I&TImes;VF,I=1A,VF =360mV,D1功能损耗=360mW

　　Q1和D1上的总功能损耗=420mW

　　MOSFET和肖特基二极管的大批成本费一般为0.175美元。

　　电池充电电源电路能够使用低 VCEsat BJT开展配备，以取代 MOSFET和肖特基二极管。因为低VCEsat BJT设计方案自身即具备此作用，因而不必肖特基二极管。PMU上的操纵脚位可供应的最大的工作电流为20mA。PMU能够运行电池电压为 3.0V的快充。Q2处在临界状态时，集电结和发射极工作电压约为3.0V，因而基极工作电压为2.3V。在电流为1A的情形下，将安森美半导体材料 NSS35200CF8T1G低VCEsat BJT(最少增益值为100)推动至饱和状态区所需的基极电流量应是10mA。为基极电阻器挑选200Ω 的规范阻值后，能够保证低VCEsat BJT处在饱和状态区，且不超过推动管脚的限定。

　　调节管Q2和参考点电阻器R1上的典型性功能损耗可按下列方法测算：

　　Q2功能损耗 = I&TImes;V, I =1A，VCEsat =135mV，Q2 功能损耗=135mW

　　R1功能损耗=I2&TImes;R,I=1A，R=200Ω，R1功能损耗=24mW

　　Q2和R1上的总功能损耗 = 159mW

　　低VCEsat BJT和电阻器的大批成本费一般为0.20美元。

　　从里面的估算还可以看得出，用低VCEsat BJT和参考点电阻器拆换MOSFET调节管和肖特基二极管能够为每一个元器件节省 0.075美元，与此同时也可使功能损耗减少261mW，使携带式商品的热设计越来越更加简易。

　　更繁杂的电源电路

　　选用MOSFET调节管尤其制定的集成电路芯片很有可能不能给予将低VCEsat BJT立即推动至饱和状态区的需要电流量。在这种电源电路中，额外数据晶体三极管或中小型通用性MOSFET(Q4)能够依照图3所显示开展应用。