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新型开关IC让BJT在大功率应用中获“新生”

助工
2015-02-11 13:06:04     打赏
在很多5W和5W以下的适配器、充电器和电源等应用中,工程师常会采用双极结型晶体管(BJT)开关。这样做的原因主要是因为BJT的成本远远低于MOSFET,以及BJT的电压等级要比MOSFET高得多,这有助于工程师降低钳位电路和缓冲器电路的电气应力与功耗。但是,BJT的驱动要求更为复杂,而且,传统的BJT并不适合高功率的应用。


传统的BJT驱动在高功率情况下会有很大的功率损耗,在脉冲结束时的基极关断的过程比较慢。因为BJT的开关速度主要决定于关断过程的时间,因此,传统的BJT驱动方案效率会很低。再加上现在的智能手机、平板电脑等消费电子产品都纷纷开始支持快速充电,充电器的功率相应地提高到10W,甚至15W。这样的话,BJT开关的局限性就开始显现出来了,那是不是BJT方案将不再适应现在的快速充电器解决方案了呢?


在不久前的一次媒体见面会上,PI业务发展总监Shyam Dujari向《电子工程专辑》编辑表示,如果按照以前的设计方法的话,BJT开关确实不太适应快速充电器解决方案,但是总会有一些其他创新的方案来解决这个问题。比如利用PI的新产品LinkSwitch-4开关IC来驱动BJT。





据Dujari介绍,LinkSwitch-4系列开关IC支持安全地使用BJT开关,能够提供比现有BJT或者MOSFET开关更高的效率。他还特意强调,“新的系列器件可满足将会在2016年1月实施的美国能源部(DoE)标准和欧盟行为准则(CoC)。”这两个新的标准是专门针对充电器和适配器的,它要求在充电器USB电缆末端进行效率合规测量。


除此之外,LinkSwitch-4也可用于1.5A和2A大电流智能手机充电器解决方案。Dujari认为这主要得益于PI特有的高级自适应基极-发射极开关驱动技术。使用该技术的优势主要有四点:首先,大幅提高了电源转换效率,并消除了次级击穿产生的可靠性问题;其次,显著减少了对电流增益变化的敏感度;第三,扩大了BJT的RBSOA(反向偏置安全工作区),增强了设计的鲁棒性和可靠性;第四,为高功率和低增益BJT而设计的附加基极驱动,让基极电流可以更大。

对于自适应基极-发射极开关驱动技术,Dujari做了一个比喻,他说,“你可以把LinkSwitch想象成一个人,它的ED引脚相当于人的耳朵,它负责‘聆听’来自BJT的需求;而BD引脚相当于手,或者脚,按照听到的需求做出响应的反应,以满足BJT的所有需求。”通过这种方法,可以极大加快BJT的开关速度,降低BJT的功率损耗,从而提升BJT的性能。另外,该开关IC可以对众多因素进行补偿,比如变压器电感公差、输入电压变化、电缆电压降等等。这种独有的调整技术可维持非常精确的IC参数公差。


除了这些特点,LinkSwitch-4开关IC还集成了采用准谐振开关策略的多模式PWM/PFM控制器,空载功耗小于30mW,同时还可提供快速瞬态响应。




关键词: 新型     开关     大功率     应用     中获     新生    

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