深入解析FDMS0308AS N - 通道PowerTrench? SyncFET?

一、背景與概述

Fairchild已成為ON Semiconductor的一部分，在系統(tǒng)整合過(guò)程中，部分Fairchild可訂購(gòu)的零件編號(hào)需更改以符合ON Semiconductor的系統(tǒng)要求，例如原編號(hào)中的下劃線（_）將改為破折號(hào)（ - ）。今天要介紹的FDMS0308AS是一款N - 通道PowerTrench? SyncFET?，它在功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用中有著出色的表現(xiàn)。

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二、產(chǎn)品特性

2.1 低導(dǎo)通電阻

• 在(V{GS}=10V)，(I{D}=24A)時(shí)，最大(r{DS(on)} = 2.8mΩ)；在(V{GS}=4.5V)，(I{D}=21A)時(shí)，最大(r{DS(on)} = 3.5mΩ)。這種低導(dǎo)通電阻特性大大降低了功率損耗，提高了能源效率。大家可以思考一下，在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，低導(dǎo)通電阻能為我們帶來(lái)哪些具體的優(yōu)勢(shì)呢？

  2.2 先進(jìn)的封裝與硅技術(shù)結(jié)合

  采用先進(jìn)的封裝和硅技術(shù)組合，實(shí)現(xiàn)了低(r_{DS(on)})和高效率。同時(shí)，具備SyncFET肖特基體二極管，有助于提升整體性能。

  2.3 其他特性

• MSL1穩(wěn)健的封裝設(shè)計(jì)，保證了產(chǎn)品的可靠性。
• 經(jīng)過(guò)100% UIL測(cè)試，質(zhì)量有保障。
• 符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)?？煽?。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 DC/DC轉(zhuǎn)換器同步整流

在DC/DC轉(zhuǎn)換器中，F(xiàn)DMS0308AS可作為同步整流器，有效提高轉(zhuǎn)換效率，降低功耗。

3.2 筆記本Vcore/GPU低端開(kāi)關(guān)

為筆記本電腦的Vcore和GPU提供穩(wěn)定的電源開(kāi)關(guān)控制，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載點(diǎn)低端開(kāi)關(guān)

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，用于負(fù)載點(diǎn)的電源開(kāi)關(guān)，保障網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常工作。

3.4 電信二次側(cè)整流

在電信設(shè)備的二次側(cè)整流電路中發(fā)揮重要作用，提高電源質(zhì)量。

四、電氣特性

4.1 關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓(BV{DSS})：在(I{D}=1mA)，(V_{GS}=0V)時(shí)為30V。
• 擊穿電壓溫度系數(shù)(Delta BV{DSS}/Delta T{J})：在(I_{D}=10mA)，參考25°C時(shí)為19mV/°C。
• 零柵壓漏電流(I{DSS})：在(V{DS}=24V)，(V_{GS}=0V)時(shí)最大為500μA。
• 柵源正向泄漏電流(I{GSS})：在(V{GS}=20V)，(V_{DS}=0V)時(shí)最大為100nA。

  4.2 導(dǎo)通特性

• 柵源閾值電壓(V{GS(th)})：在(V{GS}=V{DS})，(I{D}=1mA)時(shí)，范圍為1.2 - 3.0V。
• 柵源閾值電壓溫度系數(shù)(Delta V{GS(th)}/Delta T{J})：在(I_{D}=10mA)，參考25°C時(shí)為 - 5mV/°C。
• 靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻(r{DS(on)})：不同條件下有不同的值，如(V{GS}=10V)，(I_{D}=24A)時(shí)為2.2 - 2.8mΩ等。
• 正向跨導(dǎo)(g{FS})：在(V{DS}=5V)，(I_{D}=24A)時(shí)為145S。

  4.3 動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容(C{iss})：在(V{DS}=15V)，(V_{GS}=0V)，(f = 1MHz)時(shí)為2255 - 3000pF。
• 輸出電容(C_{oss})：為815 - 1085pF。
• 反向傳輸電容(C_{rss})：為85 - 125pF。
• 柵極電阻(R_{g})：為1.0 - 2.5Ω。

  4.4 開(kāi)關(guān)特性

• 開(kāi)通延遲時(shí)間(t{d(on)})：在(V{DD}=15V)，(I{D}=24A)，(V{GS}=10V)，(R_{GEN}=6Ω)時(shí)為11 - 19ns。
• 上升時(shí)間(t_{r})：為4.5 - 10ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間(t_{d(off)})：為29 - 46ns。
• 下降時(shí)間(t_{f})：為3.7 - 10ns。
• 總柵極電荷(Q{g})：不同條件下有不同的值，如(V{GS}=0V)到10V，(V{DD}=15V)，(I{D}=24A)時(shí)為34 - 47nC等。

  4.5 漏源二極管特性

• 源漏二極管正向電壓(V{SD})：在(V{GS}=0V)，(I{S}=2A)時(shí)為0.62 - 0.8V；在(V{GS}=0V)，(I_{S}=24A)時(shí)為0.8 - 1.2V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間(t{rr})：在(I{F}=24A)，(di/dt = 300A/μs)時(shí)為26 - 42ns。
• 反向恢復(fù)電荷(Q_{rr})：為27 - 44nC。

五、典型特性

5.1 導(dǎo)通區(qū)域特性

通過(guò)不同(V{GS})下的漏極電流與漏源電壓關(guān)系曲線，我們可以直觀地了解器件在導(dǎo)通區(qū)域的性能。例如，隨著(V{GS})的增加，漏極電流也相應(yīng)增加。

5.2 歸一化導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓關(guān)系

從曲線中可以看出，導(dǎo)通電阻隨漏極電流和柵極電壓的變化情況。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們可以根據(jù)這些特性來(lái)選擇合適的工作點(diǎn)，以達(dá)到最佳的性能。

5.3 歸一化導(dǎo)通電阻與結(jié)溫關(guān)系

結(jié)溫對(duì)導(dǎo)通電阻有一定的影響，隨著結(jié)溫的升高，導(dǎo)通電阻會(huì)有所增加。在設(shè)計(jì)散熱方案時(shí)，需要考慮這一因素。

5.4 導(dǎo)通電阻與柵源電壓關(guān)系

不同結(jié)溫下，導(dǎo)通電阻隨柵源電壓的變化曲線，為我們?cè)谶x擇柵源電壓時(shí)提供了參考。

5.5 傳輸特性

展示了漏極電流與柵源電壓在不同結(jié)溫下的關(guān)系，有助于我們了解器件的放大特性。

5.6 源漏二極管正向電壓與源電流關(guān)系

體現(xiàn)了源漏二極管在不同溫度下的正向電壓特性，對(duì)于二極管的應(yīng)用設(shè)計(jì)有重要意義。

5.7 柵極電荷特性

反映了柵極電荷與柵源電壓和漏源電壓的關(guān)系，對(duì)于開(kāi)關(guān)速度和功耗的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)作用。

5.8 電容與漏源電壓關(guān)系

電容值隨漏源電壓的變化情況，在高頻電路設(shè)計(jì)中需要關(guān)注這些電容特性。

5.9 非鉗位電感開(kāi)關(guān)能力

展示了器件在不同結(jié)溫下的雪崩電流與雪崩時(shí)間的關(guān)系，體現(xiàn)了器件的抗雪崩能力。

5.10 最大連續(xù)漏極電流與殼溫關(guān)系

明確了在不同殼溫下器件的最大連續(xù)漏極電流，為散熱設(shè)計(jì)和電流選型提供依據(jù)。

5.11 正向偏置安全工作區(qū)

規(guī)定了器件在不同脈沖寬度和漏源電壓下的安全工作范圍，避免器件損壞。

5.12 單脈沖最大功率耗散

給出了單脈沖情況下，不同脈沖寬度對(duì)應(yīng)的最大功率耗散，有助于我們合理設(shè)計(jì)脈沖電路。

5.13 結(jié)到環(huán)境瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線

反映了在不同占空比和脈沖持續(xù)時(shí)間下，結(jié)到環(huán)境的熱阻抗變化情況，對(duì)于熱設(shè)計(jì)非常重要。

六、SyncFET肖特基體二極管特性

Fairchild的SyncFET工藝在PowerTrench MOSFET中嵌入了肖特基二極管，其特性類似于與MOSFET并聯(lián)的分立外部肖特基二極管。從反向恢復(fù)特性曲線可以看出其反向恢復(fù)時(shí)間等參數(shù)，同時(shí)，肖特基勢(shì)壘二極管在高溫和高反向電壓下會(huì)有顯著的泄漏電流，這會(huì)增加器件的功耗，在設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意。

七、封裝信息

該器件采用PQFN8 5X6，1.27P CASE 483AE封裝，文檔中給出了詳細(xì)的封裝尺寸和相關(guān)說(shuō)明，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格按照這些尺寸進(jìn)行布局，同時(shí)要注意在禁止布線區(qū)域內(nèi)不要有走線和過(guò)孔。

八、注意事項(xiàng)

ON Semiconductor對(duì)產(chǎn)品有相關(guān)的聲明，產(chǎn)品可能會(huì)在不另行通知的情況下進(jìn)行更改，且不保證產(chǎn)品適用于特定用途，也不承擔(dān)因產(chǎn)品應(yīng)用或使用而產(chǎn)生的任何責(zé)任。此外，產(chǎn)品不適合用于生命支持系統(tǒng)、FDA Class 3醫(yī)療設(shè)備等特定應(yīng)用，如果買方將產(chǎn)品用于非授權(quán)應(yīng)用，需承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。

在實(shí)際的電子設(shè)計(jì)中，我們需要充分了解FDMS0308AS的各項(xiàng)特性，結(jié)合具體的應(yīng)用需求，合理選擇和使用該器件，以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。大家在使用這款器件的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。