Новые транзисторы для понижающих преобразователей

21 марта 2014

Сегодня можно считать уже стандартной концепцию распределенного питания (в противовес централизованной), когда импульсные преобразователи (ИП) располагаются прямо перед нагрузкой. Каждый конечный потребитель имеет свой ИП с высокой точностью поддержания напряжения на нагрузке. Такие преобразователи в английской терминалогии получили обозначение POL (Point of Load). Все они питаются от одного источника с высоким напряжением. Поскольку требования к стабильности входного напряжения у POL преобразователей не высокие, то их использование упрощает задачу разработчика и повышает стабильность системы. Примером такой системы может быть обычный компьютер, где USB порт требует питания 5 В, ЦП – 1 В, а память - 1.5 В.

Если функцию гальванической развязки берет на себя основной источник питания, то POL преобразователи обычно реализуются по схеме понижающего импульсного регулятора напряжения. Если выходное напряжение POL должно быть минимальным, около 1 В (как например у контроллеров обработки данных, центральных процессоров, видеокарт), то КПД преобразования при традиционной схемотехнике будет достаточно низким.

Для решения этой проблемы в схемах понижающего регулятора напряжения вместо диодов используются транзисторы - синхронные выпрямители со встроенными диодами. Таким образом, в схеме оказывается два транзистора с разными возложенными на них задачами.
а) Управляющий транзистор, он требует малых составляющих заряда затвора
б) Транзистор для синхронного выпрямления, он большую часть времени находится в проводящем состоянии, поэтому его ключевой характеристикой является сопротивление канала Rds(on), а быстродействие отходит на второй план. Также для него необходим низкий заряд затвора и хорошие динамические характеристики диода, время его восстановления.

Компания International Rectifier предлагает разработчикам несколько решений с разной степенью интеграции для построения понижающих импульсных регуляторов напряжения. Это дискретные решения – транзисторы FastIRFET – и интегрированные блоки Power Blocks.

Транзисторы FastIRFET специально разработаны для понижающих синхронных преобразователей. Новые транзисторы оптимизированы сразу по двум параметрам – сопротивлению открытого канала и величине заряда затвора, что позволяет значительно снизить суммарные потери мощности в преобразователе. Транзисторы можно использовать и в качестве управляющих, и в качестве синхронных, что упрощает процесс закупки комплектующих.

FastIRFET транзисторы выпускаются на напряжение 25 В (до конца 2014 года ассортимент будет расширен) в корпусах PQFN, отличающихся эффективным отводом тепла и малыми габаритными размерами (3.3х3.3 мм или 5х6 мм). Семейство оптимизировано для низкого управляющего напряжения - 5 В. Они работают с любым контроллером или драйвером.

N-канальные FastIRFET для поверхностного монтажа

Наименование	Кол-во каналов	Напряжение, В	Ток стока, А	Сопр-е Rds(on), мОм	Заряд затвора, нКл	Корпус
Купить  IRFHM4226TRPBF	1	25	40	2.2	17	PQFN3.3x3.3
Купить  IRFHM4231TRPBF	1	25	40	3.4	9.7
Купить  IRFHM4234TRPBF	1	25	40	4.4	7.7
Купить   IRFH4201TRPBF	1	25	100	0.95	46	PQFN5x6
Купить IRFH4210(D)TRPBF	1	25	100	1.1	36
Купить IRFH4213(D)TRPBF	1	25	100	1.35	26
Купить   IRFH4234TRPBF	1	25	60	4.6	8.2
Купить   IRFH7185TRPBF	1	25	123	5.2	36

 

Компания International Recitifier предлагает и интегрированное решение для понижающих преобразователей – это транзисторные сборки Power Blocks. Это пара транзисторов FastIRFET в том же корпусе PQFN. Однако это не просто спаренные транзисторы, а два разных кристалла в одном корпусе (для управляющего и синхронного транзистора).

Наименование	Кол-во каналов	Напряжение, В	Ток стока, А	Сопр-е Rds(on), мОм	Заряд затвора, нКл	Корпус
Купить  IRFH4251DTRPBF	2	25	45	1.1	44	Power Block PQFN5x6
Купить  IRFH4253DTRPBF	2	25	35	4.6	10
Купить  IRFH4255DTRPBF	2	25	30	2.1	23
Купить  IRFHE4250DTRPBF	2	25	60	4.1	13

В заключении следует отметить, что разработчики компании-производителя использовали все возможные приемы оптимизации параметров управляющего и синхронного транзистора для максимального повышения эффективности понижающих синхронных преобразователей. Применение новых транзисторов FastIRFET позволит значительно повысить КПД, сократить время разработки и уменьшить габаритные размеры.

 

Дополнительная информация

— Все новости от фирмы International Recitifier
— Сайт производителя