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低VCEsat双极结晶体管和MOSFET的比较

发布时间:2020-07-21 19:25:15 阅读: 来源:链轮厂家

新型低VCEsat BJT技术为传统的平面MOSFET(电流介于500mA与5A之间的应用)提供了一种可行的低成本替代方案。采用低VCEsat BJT有助于设计人员设计出成本更低、更具竞争优势的产品。

本文引用地址:便携式产品(如手机、数码照相机、数码摄像机、DVD播放器、MP3播放器和个人数字助理)的设计人员一直面临着压力,既要缩减材料成本,又不能影响产品的性能,这对设计人员而言是真正的挑战,因为他们既要增加产品新特性,又不能对电池使用寿命产生负面影响。

大多数便携式产品正向着集成电源管理单元(PMU)电路的方向发展,这种电路专为控制产品中的不同功能而设计,包括电池充电、电池管理、过压保护、 背光、振动器、磁盘驱动器和外围设备的控制、为照相机和闪光灯单元供电等。将电流控制在500mA以下的电路一般都嵌在PMU中,包括末级调整管。然而, 如果将电流控制在500mA~5A的范围内,外部调整管(MOSFET)是首选的典型设计。本文将对MOSFET和低VCEsat双极结晶体管(BJT) 做一比较,可以看出采用后者不仅可以降低功耗,同时还可以节约成本。

低VCEsat BJT与MOSFET功能相同,但是成本更低,且在许多情况下,其功耗更低,因此电池使用寿命更长。更低的VCEsat BJT器件采用了20多年前开发出来的技术。如今,该项技术着眼于降低正向饱和电压,以获得极低的正向电阻。在电流为1A的情况下,一些新型低 VCEsat BJT目前的饱和电压远远低于100mV。这意味着正向电阻低于100mΩ,因此与成本较高的MOSFET相比,极具竞争力。

设计考虑因素

MOSFET是一个电压驱动器件,而低VCEsat BJT 是电流驱动器件。因此,设计人员需要了解所用PMU 控制电路的电流极限,该PMU 控制电路用以确定采用低VCEsat BJT进行设计时的特定电路要求。例如,如果低VCEsat BJT要控制1A电流,且其最差情况下的放大倍数为100,此时基极电流最小必须达到10mA,以确保低VCEsat BJT达到饱和状态。控制引脚必须能够为低VCEsat BJT提供10mA电流以进行直接驱动,否则需要额外的驱动段。

充电电路实例分析

从便携式产品的充电电路可看出(见图1、2),采用低VCEsat BJT 和一个电阻替代调整管Q1(功率MOSFET 2A, 20V, TSOP6 封装)和阻塞肖特基二极管D1。在这个实例中,低VCEsat BJT比典型MOSFET节约了0.10美元的成本,且功耗降低了261 mW。

图1 MOSFET 和肖特基二极管构成的充电电路成本及功耗

图2 采用低VCEsat BJT和偏置电阻构成的充电电路的成本及功耗

锂离子电池的充电控制器件均嵌在PMU中。PMU控制引脚变高以导通外部调整管Q1,且充电电流设为1A。串联的肖特基二极管D1需阻塞电池的反向电流。

调整管Q1和反向阻塞二极管D1上的典型功耗可按以下方式计算:

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