2025年4月24日,CSE组委会和充电头网联合举办的2025第三代半导体机器人快充新技术研讨会顺利落幕,本次研讨会邀请到ARK(方舟微)研发经理赵兴杰带来精彩演讲。
本次研讨会中,赵兴杰借助《耗尽型MOSFET在机器人快充领域的应用方案》为主题,结合自家耗尽型MOSFET,探索其在机器人快充领域的前沿应用方案。
赵兴杰指出,增强型MOSFET是 “常开型” 器件,VGS=0V时关断,施加正电压且VGS>VTH 时导通;耗尽型MOSFET是“常闭型”器件,VGS=0V时导通,施加负电压且VGS>VGS(OFF)时关断。
耗尽型MOSFET具备两大核心特性:其一为 “常闭导通” 特性,Vgs=0V时导电沟道天然存在,漏-源极完全导通,形成低阻通路,施加负电压可关断。其二为“亚阈导电” 特性,亚阈状态下虽Vgs小于0V,但导电沟道未完全关断,可通过一定电流,可利用此特性实现高电压到低电压转换、稳压恒流及过压过流保护等功能。
耗尽型MOSFET有三种典型应用方案,其一便是用于启动供电。耗尽型MOSFET具备“常闭”特性,适合用于PWM IC启动供电电路。传统电阻式启动方案存在静态功耗高、效率低、输入电压范围受限、热管理挑战等弊端。而使用耗尽型MOSFET的启动供电方案,其具有常闭特性,可满足启动供电需求,IC启动后耗尽型MOSFET关断,降低系统功耗,且无输入电压范围限制,能提供更大启动电流,提高系统稳定性。
ARK(方舟微)850V高压耗尽型MOSFET可用于IC启动及ZVS检测的典型方案。DMZ85200E耗尽型MOSFET在上电初始阶段利用其“常通”特性为IC启动电容充电,实现高压启动;IC正常工作时,其栅极电压被IC箝位,用于主开关MOSFET ZVS检测。
ARK(方舟微)提出了耗尽型MOSFET在启动供电电路中的三种应用示例。示例一中PWM IC有下拉控制功能引脚,耗尽型MOSFET启动后被IC下拉关断以节能;示例二中PWM IC无下拉引脚时,靠偏置电阻压降使耗尽型MOSFET门源负压关断;示例三中PWM IC同样无无下拉引脚,利用增强型MOSFET开启产生的压降,使耗尽型MOSFET门源负压关断。
耗尽型MOSFET的第二类典型应用便是“稳压供电”。可基于超高阈值耗尽型MOSFET用于PWM IC 稳压供电方案。传统稳压供电方案需要采用三极管、电阻以及稳压管,存在元件多、功耗高、占空间、可靠性低等不足。而采用超高阈值耗尽型MOSFET,能够有效简化电路,降低功耗,节省空间,提高可靠性,利于产品小型化。
基于耗尽型MOSFET的高压稳压器具备直通特性、温度特性更优、易用性强、稳压精度高及支持16V、24V、31V多种输出电压典型值,可满足不同快充方案的功耗管理需求。
耗尽型MOSFET在非隔离式电源电路中的典型应用主要分为两个部分,其一是非隔离式电源电路中的典型应用,具有对LDO端电压箝位、保留LDO精确输出特点,可将低压LDO用于高压电路、为LDO提供浪涌防护以及分担LDO功耗确保稳定运行等特点;其二是典型过压保护方案,其具有直通特性,相比增强型MOSFET方案导通压降低、偏置电流小、静态功耗低,且在输入电压低于箝位电压时完全导通,输出电压在一定范围内。
耗尽型MOSFET的第三类典型应用便是“恒流供电”。在恒流源电路中,耗尽型MOSFET在亚阈值状态下工作,利用限流电阻R两端电压被箝位,并随VDS电压增加,MOSFET工作在饱和区,在该电路中,DMZ1521E可用于最高150V输入电压下实现恒流。
ARK(方舟微)推出的增强型N沟道MOSFET产品AKF30N5P0SX,其具有耐压30V、大电流低电阻、PDFN3*3封装等特点。作为VBUS开关管的优选器件,该产品在典型应用方案中可与 瑞萨DMZ6005E、IW9801等元件配合使用,对标竞品AONR36366、AON7566。
ARK(方舟微)还推出FTZ15N35G增强型MOSFET,其耐压超350V,采用SOT-23 封装,可作为ZVS 辅助开关MOSFET,为ZVS创造条件,在瑞萨快充方案中可实际用作ZVS辅助开关管使用。
充电头网总结
(ARK) 成都方舟微电子有限公司成立于2008年,是国内唯一专注耗尽型MOSFET设计的公司。专业从事功率器件的研发、制造与销售,并提供电源管理、电路保护解决方案,ARK可根据客户需求,提供高端定制开发。公司专注于技术创新和应用创新,是以应用为导向不断提升技术水平的行业领军者。以市场需求带动创新研发,以技术发展引导应用升级,是ARK一贯宗旨。产品以集成控制的方式提供具有出众的功率处理和电源管理能力,自主研发的耗尽型MOSFET、特殊型增强型MOSFET、高压集成稳压器、过流过压保护器、无源瞬态抑制器、集成功率器件、光继电器、超高压保护模块等系列产品大量用于快充、LED、工业控制、电动汽车、通信电路、物联网、光伏、服务器电源和充电桩等领域。
公司创始人具有多年半导体行业研发与管理经验,团队包括:海归博士、国内顶尖大学硕士,及海外研发合作团队组成,研发人员大多具有十年以上功率半导体行业研发经验。所有产品均自主研发,相关技术已获发明专利,目前公司具有发明专利及集成电路布图近70项,是以自主研发为核心竞争力的半导体原厂。
以上是ARK(方舟微)《耗尽型MOSFET在机器人快充领域的应用方案》主题演讲的全部内容,感谢大家阅读!


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