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双MOSFET封装同时提供低边和高边MOSFET

双MOSFET封装同时提供低边和高边MOSFET

点击数:7500 次   录入时间:03-04 12:03:21   整理:http://www.55dianzi.com   经验交流
现今的用户不但要求产品具有越来越多的功能,同时也希望产品变得“短小轻薄”,体现出便携式产品的时尚魅力,因此要求电源也能在保持同样规格指标的前提下实行瘦身,减少占板面积,降低开关和导通损耗,尤其是在电池供电的便携式应用中,对低功耗和小尺寸的要求更为迫切。

    在设计用于笔记本电脑、VRM、电源模块、图形卡、服务器、游戏机的系统电源、POL、低电流DC-DC转换器和同步降压转换器,以及工业系统中的DC-DC转换器时,一般要用到两个独立的MOSFET器件来达到降低导通电阻和提高电流的目的。这样虽然提高了性能,降低了功耗,但无法满足减小器件尺寸和占板空间的要求。因此Vishay、飞兆半导体、Diodes等公司推出了一些将两个MOSFET封装在一个芯片内的解决方案。

    如Diodes公司推出的ZXMC10A816采用SO8封装,包含一对互补100V增强式MOSFET。这个N通道和P通道组合的MOSFET能够代替采用SOT223及DPak (TO252) 封装的同等器件,有助减省电路板空间及元件数目,同时简化栅极驱动电路设计。SO8封装的占位面积为31 mm2,仅为两个SOT223 MOSFET的30%。

    飞兆半导体的互补型40V MOSFET器件FDD8424H在双DPAK封装内集成一个P沟道高边MOSFET和一个N沟道低边MOSFET,因而容许器件内共漏连接,从而简化电路板布局并缩短设计时间。与采用8引脚直插和双SOIC (SO8) 封装的解决方案相比,双DPAK封装FDD8424H的热阻抗分别是其五分之一及十分之一。

    Vishay公司今年推出的SiZ700DT采用了6 mm×3.7mm的新型PowerPAIR封装,集成了一对采用TrenchFET技术的不对称功率MOSFET,可同时提供低边和高边MOSFET,同时保持了低导通电阻和高最大电流的特性,比使用两个分立器件的方案节省了很多电路板空间。PowerPAIR的厚度为0.75 mm,比厚度为1.04mm的PowerPAK 1212-8和PowerPAK SO-8封装薄了28%。SiZ700DT经过了完整的Rg测试,符合RoHS和无卤素规范,其内部电路如下图所示。

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    SiZ700DT的内部电路图

    常规双MOSFET的PowerPAK 1212-8的导通电阻大约是30mΩ,最大电流不到10A,因此不是可行的方案。单MOSFET的PowerPAK 1212-8的导通电阻大约为5mΩ。SiZ700DT中低边沟道的MOSFET具有类似的导通电阻,在10V和4.5V电压下的导通电阻分别为5.8mΩ和6.6mΩ,在+25℃和+70℃温度下的最大电流分别为17.3A和13.9A。除此以外,高边沟道的MOSFET在10V和4.5V电压下的导通电阻分别为8.6mΩ和10.8mΩ,在+25℃和+70℃温度下的最大电流分别为13.1A和10.5A。这些指标令设计者能够用一个器件替代原先的两个器件,节省成本和空间,包括两个分立MOSFET间的空隙和标识面积。在一些更低电流和更低电压的应用中,甚至可以用PowerPAIR器件替换两个SO-8封装的MOSFET,至少能够节省三分之二的空间。

    由于两个MOSFET已经在PowerPAIR封装内部连接上了,电路板的布局会更加简单,PCB走线的寄生电感也减小了,提高了系统效率。此外,SiZ700DT在引脚排列上了优化,这样在一个典型的降压转换器上,输入引脚被安排在一侧,输出引脚是在另外一侧,进一步简化了电路板布局。

    SiZ700DT的性能参数

    与其他封装相比,SiZ700DT所采用的PowerPAIR封装的占板面积更小,导通电阻和电流的性能则相差不大,尤其是封装的热阻很小。PowerPAIR与其他封装的对比参加表1,SiZ700DT的性能参数见表2,封装的热阻性能见表3。

    表1,参数比较

    双MOSFE封装的优点

    Vishay公司的应用工程师Steven Shieh说,电源产品走向“轻薄短小”已成一个趋势,将两个MOSFET封装在一起,不仅能将电源模块体积缩小,更能减小寄生电感以提升效率,若从可靠性与生产的角度来看,比单颗分离的产品更好。目前业界有很多封装与产品都是利用这种概念,如SO8/dual,PowerPAK-SO8/dual。Vishay方案除以上提出之优点外,更能让工程师减少PCB灌孔损耗,实现直进直出电路走线的好处。

    设计双MOSFET封装主要考虑硅片内部打线的方便性,才能达到最大效益,两个MOSFET器件间的干扰与散热可以通过引线框的设计去抑制。SiZ700DT除了具备低热阻(散热快)的封装特性外,由于高边MOSFET与低边MOSFET各有不同的参数要求,SiZ700DT内部的高边MOSFET和低边MOSFET


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