新(xīn)的负载开关突显了“真正的反向電(diàn)流阻断”的地位

2021-03-16

对高压電(diàn)子设备（例如，在数据中心和EV中）的需求不断增長(cháng)，已经重新(xīn)定义了EE从整體(tǐ)组件FET中的需求。例如，大功率应用(yòng)对RDS（on）尽可(kě)能(néng)低的FET用(yòng)作负载开关产生了巨大的需求。

降低R DS（on）有(yǒu)助于以IR损耗的形式将功耗降至最低，这一事实激起了人们对宽带隙半导體(tǐ)的浓厚兴趣。 

宽带隙半导體(tǐ)正在探索用(yòng)于高功率和高频应用(yòng)。 

但是，问题并不仅限于此。高压電(diàn)子器件作為(wèi)负载开关对FET提出了另一个主要挑战：反向電(diàn)流保护。Diodes Incorporated希望通过其最新(xīn)产品来解决这一问题：设计有(yǒu)“真正的反向電(diàn)流阻断”功能(néng)的p沟道功率FET。 

高压電(diàn)子设备中的负载开关

在高压应用(yòng)中，设计人员必须找到一种方法，以其所能(néng)做到的任何方式节省功率。实现此目的的方法之一是在電(diàn)路中实现负载开关。 

负载开关只是根据需要将负载与電(diàn)压轨连接或断开的一种方式，确保不使用(yòng)时负载不会消耗任何功率。这通常是由一个或两个MOSFET在電(diàn)压轨和负载之间实现的，该MOSFET由外部逻辑信号控制。  

负载开关電(diàn)路的示例。

在上面的示例電(diàn)路中，PMOS负载开关被R1偏置，使得当使能(néng)信号為(wèi)低電(diàn)平时，PMOS处于截止状态，这意味着V IN 和V OUT 彼此隔离。当使能(néng)信号变高时，PMOS的栅极被驱动接地，从而有(yǒu)效地将V OUT处的负载连接至V IN处的電(diàn)压轨。  

高压挑战 

通过了解这些電(diàn)路的外观，我们可(kě)以了解高压应用(yòng)如何带来其他(tā)挑战。 

参照示例電(diàn)路，随着電(diàn)压（以及随后的電(diàn)流）增加，相同的通过FET将在相同的R DS（on）上消耗更多(duō)的功率。这一電(diàn)源挑战激发了对通道内電(diàn)阻较低的新(xīn)一代FET的大量投资，以减少此类应用(yòng)中的功耗。 

通过开关应用(yòng)中的反向電(diàn)流机制。

高压应用(yòng)中的另一个挑战是 反向電(diàn)流。由于MOSFET的物(wù)理(lǐ)布局，在器件的漏极和源极端子之间存在一个寄生二极管。因此，如果V OUT 变得大于V IN，则该寄生二极管将变為(wèi)正向偏置，并导致从V OUT到V IN的巨大電(diàn)流涌流，称為(wèi)反向電(diàn)流。

在这些应用(yòng)中，反向電(diàn)流已成為(wèi)一个更大的问题，因為(wèi)更高的電(diàn)压会导致更高的反向電(diàn)流，这可(kě)能(néng)会对電(diàn)气系统造成灾难性的影响。 

Diodes Incorporated的真正反向電(diàn)流阻断愿景

為(wèi)了解决这两个问题，Diodes Incorporated本周发布了一种新(xīn)产品：p沟道FET，专门用(yòng)于低功率通道开关应用(yòng)。 

新(xīn)的FET被称為(wèi)AP22916，其在5 V时的R DS（on）降低了60毫欧，静态電(diàn)流為(wèi)0.5 µA，并具有(yǒu)“真正的反向電(diàn)流阻断”（TRCB）功能(néng)。

AP22916的功能(néng)框图。

根据东芝公司的说法，TRCB与传统的反向電(diàn)流阻止功能(néng)不同，因為(wèi)TRCB在启用(yòng)或禁用(yòng)负载开关时会阻止反向電(diàn)流流动，而传统技术仅在禁用(yòng)负载开关时才提供保护。

Diodes Incorporated声称，这是通过内部反向電(diàn)压比较器在其新(xīn)开关中实现的，该比较器始终比较V IN和V OUT并允许“真”反向電(diàn)流阻断。 

在便携式应用(yòng)程序中寻找位置 

Diodes Incorporated的新(xīn)产品具有(yǒu)比以前的解决方案更低的R DS（on），并且内置TRCB，对于在高功率领域进行设计的工程师来说可(kě)能(néng)是一个有(yǒu)用(yòng)的解决方案。 

AP22916的典型应用(yòng)電(diàn)路。

AP22916封装在芯片尺寸的房屋中（0.78 mm x 0.78 mm x 0.45 mm），在移动应用(yòng)，可(kě)穿戴设备和GPS设备等便携式应用(yòng)中似乎可(kě)以提供高功率密度。