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在當(dāng)今電子技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，電源管理芯片作為各類電子設(shè)備的核心部件，其性能與可靠性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。芯茂微作為開關(guān)電源芯片的專業(yè)供應(yīng)商，憑借其深厚的技術(shù)積累和創(chuàng)新能力，在BJT（雙極型晶體管）驅(qū)動方案領(lǐng)域取得了顯著成就，為電源管理芯片的可靠性提升提供了有力保障。
BJT作為一種傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件，因其獨(dú)特的電學(xué)特性，在電源管理領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。與MOSFET等其他類型的半導(dǎo)體器件相比，BJT具有更高的電流驅(qū)動能力、更低的導(dǎo)通電壓降以及更優(yōu)的開關(guān)性能。然而，BJT也面臨著一些挑戰(zhàn)，例如在高頻開關(guān)應(yīng)用中，其開關(guān)損耗較大，容易導(dǎo)致器件發(fā)熱，進(jìn)而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外，BJT的驅(qū)動電路設(shè)計(jì)相對復(fù)雜，需要精確控制基極電流，以實(shí)現(xiàn)快速且穩(wěn)定的開關(guān)動作。
BJT的耐壓可以細(xì)分為以下指標(biāo)，并且存在如下關(guān)系:Bvcez<BVceo<BVcer< BVces <BVcex<Bvcbo
LP3716XX系列采用我司自有專利，在內(nèi)部B、E腳位之間始終有電阻連接，使BJT的耐壓特性BVcer越接近BVces=700V。改善功率 BJT耐壓特性的專利如下圖1所示
1.LP3716XX系列是基于DCM模式的PSR控制器,由于采用我司自有專利技術(shù),可以始終保證功率BJT在開通瞬間，耐壓也可以維持比較高的Bvcer。
2.與此同時(shí),為了快速開通功率BJT,LP3716XXX系列采用了自有專利的過驅(qū)動設(shè)計(jì)(專利號:CN108462378B,CN112152429A);在開通功率BJT的起始階段,會用一個(gè)比較大的過驅(qū)動電流lbpk來快速打開功率管。
1.功率BJT開通后,功率管的導(dǎo)通損耗除了和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原邊峰值電流有關(guān)外,與自身的導(dǎo)通時(shí)刻VCE也強(qiáng)相關(guān)。
2.為了提高驅(qū)動效率,如圖2所示,LP3716XX系列還采用了專利的斜波驅(qū)動:可以保證VCE的導(dǎo)通電壓基本維持在0.2V以內(nèi),減小導(dǎo)通損耗。
3.功率BJT的hFE是正溫特性,當(dāng)IC=0.7A左右的時(shí)候,高溫時(shí)會增加25%左右(如圖3所示),因此,溫度越高,同等驅(qū)動電流(芯片驅(qū)動電流接近零溫)情況下的VCE會越低,導(dǎo)通損耗越小。
1.BJT關(guān)斷損耗集中在交越部分tc,并且估算出BJT的關(guān)斷損耗計(jì)算如下:
2.為了得到較低的關(guān)斷損耗,減少溫升,增加可靠性,從驅(qū)動角度的優(yōu)化,就需要盡可能的減小交越時(shí)間tc。
3.如圖2所示,LP3716XX系列采用了兩項(xiàng)技術(shù)來減小此時(shí)間:1)斜波驅(qū)動電流的峰值1B與原邊峰值電流IC成正比關(guān)系;2)采用預(yù)關(guān)斷技術(shù),提前將驅(qū)動電流減小為IBHOLD,保證可以快速關(guān)斷;我司BJT在正偏/反偏下的安全工作區(qū)，可確保BJT不會損壞。
1.圖4為某款13003和13005工作在飽和區(qū)的SOA圖。
2.結(jié)合上述的LP3716XX系列的功率管工作過程可以看到,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)開關(guān)周期內(nèi),功率BJT都是在SOA的范圍并有足夠的margin，比如:
1)原邊峰值電流1C<1A;
2)原邊開通時(shí)間TONP<20us;
3)開通后的VCE<0.2V;
1.圖5為某款13003和13005反偏狀態(tài)下的SOA圖。
2.基于LP3716XX系列的系統(tǒng)工作特點(diǎn),在關(guān)閉功率BJT的瞬間,Base電壓會VBASE很下拉到0V,而此時(shí)的Emitter電壓,由于原邊峰值電流緩慢下降,所以VCE>0V。對于此時(shí)的功率BJT,會有一個(gè)反偏電壓的存在,并且會有一個(gè)大約-1V逐漸變?yōu)?V的過程。
3.基于上面的系統(tǒng)工作周期的說明,可以看到LP3716XX系列在此狀態(tài)下,也都在安全區(qū)內(nèi)并有足夠的margin，比如:
1)原邊峰值電流1C<1Afor13005;
2)原邊吸收電路存在;
為了確保BJT驅(qū)動方案的可靠性，芯茂微電子建立了一套嚴(yán)格的測試流程。在產(chǎn)品開發(fā)階段，對BJT驅(qū)動芯片進(jìn)行了全方位的性能測試，包括靜態(tài)特性測試、動態(tài)特性測試、開關(guān)速度測試、耐壓測試等。通過這些測試，確保了BJT驅(qū)動芯片在各種工作條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行，滿足設(shè)計(jì)要求。此外，芯茂微電子還對BJT驅(qū)動方案進(jìn)行了長期的可靠性測試，包括高溫老化測試、低溫測試、濕度測試、機(jī)械振動測試等。這些測試模擬了實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的各種極端環(huán)境條件，驗(yàn)證了BJT驅(qū)動方案在長期運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性和可靠性。
芯茂微電子的BJT驅(qū)動方案已經(jīng)在多個(gè)實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛驗(yàn)證。例如，在某款高功率密度的開關(guān)電源產(chǎn)品中，采用芯茂微電子的BJT驅(qū)動方案后，電源的轉(zhuǎn)換效率提高了5%，同時(shí)系統(tǒng)的溫升降低了10℃。在另一款用于工業(yè)控制的電源模塊中，芯茂微電子的BJT驅(qū)動方案成功解決了傳統(tǒng)方案中存在的電磁干擾問題，使電源模塊能夠在強(qiáng)電磁干擾的工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。這些實(shí)際應(yīng)用案例充分證明了芯茂微電子BJT驅(qū)動方案的可靠性和優(yōu)越性。
芯茂微電子的BJT驅(qū)動方案不僅在技術(shù)上取得了創(chuàng)新突破，還為電源管理芯片行業(yè)的發(fā)展帶來了深遠(yuǎn)的影響。首先，該方案通過優(yōu)化的開關(guān)控制策略、專利的過驅(qū)動設(shè)計(jì)和獨(dú)特的斜率驅(qū)動技術(shù)，有效提升了BJT的開關(guān)性能和可靠性，為高頻開關(guān)電源、高功率密度電源等高端電源應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持。其次，芯茂微電子的BJT驅(qū)動方案在設(shè)計(jì)過程中充分考慮了系統(tǒng)的電磁兼容性和熱管理問題，為電源管理芯片的集成化、小型化發(fā)展提供了新的思路和方法。最后，芯茂微電子通過嚴(yán)格的測試流程和實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，確保了BJT驅(qū)動方案的高質(zhì)量和高可靠性，為電源管理芯片行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電源管理芯片的應(yīng)用場景將越來越廣泛，對芯片的性能和可靠性要求也將越來越高。芯茂微電子將繼續(xù)致力于BJT驅(qū)動方案的研發(fā)和創(chuàng)新，不斷優(yōu)化開關(guān)控制策略，提升驅(qū)動芯片的集成度和智能化水平。同時(shí)，芯茂微電子還將加強(qiáng)與國內(nèi)外高校、科研機(jī)構(gòu)的合作，積極開展前沿技術(shù)研究，探索新的半導(dǎo)體材料和器件結(jié)構(gòu)，為電源管理芯片的未來發(fā)展提供更多的技術(shù)儲備。我們有理由相信，在芯茂微電子等眾多企業(yè)的共同努力下，電源管理芯片行業(yè)將迎來更加美好的明天，為全球電子技術(shù)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
總之，芯茂微電子的BJT驅(qū)動方案以其先進(jìn)的技術(shù)、嚴(yán)格的質(zhì)量控制和卓越的可靠性，在電源管理芯片領(lǐng)域樹立了新的標(biāo)桿。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品優(yōu)化，芯茂微電子將為電源管理芯片的未來發(fā)展提供更多的可能性，為全球電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。