智慧型MOSFET增加可靠性

　　不利事件發(fā)生時(shí)要求從輸入斷開(kāi)負(fù)載以防止更進(jìn)一步的損壞，這是解決可靠性問(wèn)題的主要考慮因素。過(guò)去的傳統(tǒng)負(fù)載開(kāi)關(guān)非常簡(jiǎn)單且并不提供電流保護(hù)或熱保護(hù)?？梢栽黾与娏鞅Ｗo(hù)，但這將增加一些外部元件并要求對(duì)被動(dòng)元件有更精確的選擇公差?？偠灾?，被動(dòng)方式能夠在足夠短的時(shí)間內(nèi)作出反應(yīng)，以防止下游損壞嗎？熱感測(cè)就是在類似的比較基礎(chǔ)上應(yīng)用的。

　　過(guò)流和過(guò)熱關(guān)斷事件的細(xì)節(jié)隨設(shè)備而不同。雖然某些關(guān)斷是即時(shí)的，并要求電源週期重新連接至負(fù)載，其它狀況則是在確信溫度和電流大小是安全的情況下，經(jīng)過(guò)重試模式不斷地嘗試重新接通。在仔細(xì)檢視資料表后，可以在設(shè)備選擇上消除任何困惑。對(duì)于Intellimax器件的熱關(guān)斷，通常大多數(shù)IC，并不依賴這個(gè)特性作為常規(guī)作法。也就是說(shuō)，在正常使用中，如果預(yù)期會(huì)發(fā)生熱事件，應(yīng)該使用單獨(dú)溫度感測(cè)這一常規(guī)做法。依賴連續(xù)的過(guò)熱關(guān)斷可能會(huì)降低IC的性能。

　　如果偵測(cè)到會(huì)發(fā)生過(guò)流，可以在IC工廠內(nèi)預(yù)設(shè)閾值電平。也可以在某些智慧型負(fù)載開(kāi)關(guān)中，採(cǎi)用電阻接地的方法在外部設(shè)定該電平。而大多數(shù)都具有短路保護(hù)，最新增加的方法是，在特定的電流斷開(kāi)方面採(cǎi)用顯著改進(jìn)的容差，範(fàn)圍從100mA到2A。在短短的幾年裡，電流檢測(cè)容差已經(jīng)從30％降至10％的準(zhǔn)確度。當(dāng)選擇閾值電平時(shí)，注意最小和最大規(guī)格可以根據(jù)製程、電壓和溫度而變化。電流的動(dòng)態(tài)範(fàn)圍比較大，因而難以提供精確的和一致的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。當(dāng)接近檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，對(duì)非常緩慢的電流爬升作出反應(yīng)也是困難的。假如精確的電流感測(cè)和負(fù)載斷開(kāi)是很重要的，有可能對(duì)輸出增加少量電感。這將「緩衝」電流di/dt的變化，允許智慧型FET更準(zhǔn)確地感測(cè)delta值。電感的大小將直接反映電流轉(zhuǎn)變的敏感性。在發(fā)生過(guò)電流事件后，智慧型MOSFET的每個(gè)系列的反應(yīng)不同。某些完全斷開(kāi)，其它的則採(cǎi)用預(yù)設(shè)步驟緩降電流，而某些甚至在最安全的可承受電流限制上提供一個(gè)固定電壓輸出。請(qǐng)?jiān)谶x擇元件時(shí)密切注意這個(gè)規(guī)格。

　　智慧型MOSFET規(guī)格比較

　　在討論了優(yōu)點(diǎn)之后，當(dāng)選擇智慧型MOSFET時(shí)，什么是必須嚴(yán)密評(píng)估的可能缺點(diǎn)或敏感規(guī)格？關(guān)鍵在于智慧型FET內(nèi)的智慧功能。當(dāng)然，電源必須被用來(lái)感測(cè)電流并驅(qū)動(dòng)高側(cè)開(kāi)關(guān)。這會(huì)寫(xiě)在資料表的靜態(tài)電流規(guī)格中，它是在IC內(nèi)所使用的有效電流，可校驗(yàn)和驅(qū)動(dòng)負(fù)載開(kāi)關(guān)。對(duì)于快捷半導(dǎo)體的Intellimax產(chǎn)品線，此規(guī)格最小低于1μA。對(duì)于那些尋求最長(zhǎng)電池壽命的應(yīng)用，還必須嚴(yán)格比較所列的漏電流。

　　在比較智慧型FET時(shí)，或許在所評(píng)估的資料表中最常用的資料與普通離散MOSFET資料表上同樣關(guān)注的資料是相同的。高側(cè)FET的導(dǎo)通電阻，被稱為Rdson，是用來(lái)計(jì)算穿過(guò)負(fù)載開(kāi)關(guān)的損耗的關(guān)鍵數(shù)字。此Rdson將基于輸入電壓而變化，因?yàn)橄嗤腣in被用于驅(qū)動(dòng)高側(cè)FET，因而把Ron作為用于特定應(yīng)用的目標(biāo)資料是實(shí)際的。當(dāng)應(yīng)用將實(shí)際工作于50％時(shí)，Vin常常用于計(jì)算最低Ron，因而不要在兩個(gè)資料表中比較絕對(duì)最低的Rdson?；诖艘籖on值，如果負(fù)載需要的電流是已知的，可以計(jì)算FET兩端的損耗。對(duì)于Intellimax，Rdson的範(fàn)圍可以從20歐姆到200歐姆，取決于特性和封裝尺寸。

　　另一個(gè)有時(shí)會(huì)被忽視的資料表細(xì)節(jié)就是高側(cè)FET的最大電壓。為了讓Rdson最低，Intellimax產(chǎn)品線限制了輸入電壓至6V。這對(duì)于電池供電的應(yīng)用是完美的，無(wú)論是3.7V可充電電池還是AA電池組。由于手機(jī)的廣泛應(yīng)用，3.7V單節(jié)鋰離子電池組在可攜式醫(yī)療應(yīng)用中正變得非常普遍。然而，醫(yī)療應(yīng)用可能還要求液壓泵或風(fēng)扇在脫離核心電池組的電壓下工作。這裡最普通的電池為雙重或叁重堆疊可充電電池，使電壓達(dá)到8V到12V。在過(guò)去，離散MOSFET在這些電壓電平下使用。新的開(kāi)發(fā)成果已使智慧型FET達(dá)到更高的電壓。

　　快捷半導(dǎo)體的AccuPower系列整合式負(fù)載開(kāi)關(guān)基于絕對(duì)最大40V、推薦的36V的製程，這是中等電壓應(yīng)用中很大的技術(shù)飛躍。首個(gè)IC將採(cǎi)用100歐姆技術(shù)，具有Intellimax系列所支援的相同特性，但也將包括可調(diào)節(jié)的電流限制和供電良好（Pgood）引腳。因?yàn)檩^長(zhǎng)的電壓爬升，負(fù)載應(yīng)該在36V電壓，Pgood功能將提示微處理器輸出端可接受的電平水準(zhǔn)。可調(diào)節(jié)電流限制開(kāi)啟了醫(yī)療應(yīng)用。AccuPower器件可以用于驅(qū)動(dòng)DC電磁閥、風(fēng)扇、泵等等。即使電池電壓在12V，穿過(guò)動(dòng)態(tài)繞組負(fù)載的L di/dt電壓尖峰將輕易超過(guò)12V擊穿電壓或甚至離散FET的20V擊穿電壓。36V擊穿電壓支援這些採(cǎi)用12V和可能的24V電池電壓的負(fù)載類型。現(xiàn)已可供應(yīng)支援這些電壓水準(zhǔn)的FPF2700元件。

　　醫(yī)療用智慧型MOSFET

　　在回顧了電池技術(shù)以及從傳統(tǒng)負(fù)載開(kāi)關(guān)到智慧型FET負(fù)載開(kāi)關(guān)變遷的最新情況后，我們可以看到醫(yī)療應(yīng)用是如何受益的，然而所感知的價(jià)值可能有所不同?？蓴y式醫(yī)療設(shè)備重視電源和負(fù)載的斷開(kāi)，以期延長(zhǎng)電池壽命。然而，正如我們所討論的，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后究竟會(huì)發(fā)生什么情況也是一樣重要，甚至更為重要。在浪涌電流或過(guò)電流發(fā)生時(shí)，電源調(diào)節(jié)為更高電流應(yīng)用增添了立即的可靠性。

　　不管應(yīng)用為何，負(fù)載隔離點(diǎn)的發(fā)展趨勢(shì)繼續(xù)演變，并且智慧型MOSFET可以協(xié)助實(shí)現(xiàn)更高的性能和更高的可靠性。如果要保持醫(yī)療應(yīng)用對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的優(yōu)勢(shì)，要求快速實(shí)施一系列功能。傳統(tǒng)P溝道FET將繼續(xù)用于簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)，但當(dāng)可靠性和上市時(shí)間成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)時(shí)，就不可忽視智慧型MOSFET技術(shù)的最新進(jìn)展。