過去快充電源多圍繞 20V 輸出展開，但當(dāng) USB PD 3.1支持 240W 的功率傳輸，48V 輸出開始受到更多關(guān)注。

同樣功率下，輸出電壓提高后電流可以相應(yīng)降低，線纜損耗、接口發(fā)熱以及后級(jí)供電壓力都更容易控制，因此在高功率適配器、桌充等應(yīng)用中逐漸具備應(yīng)用價(jià)值。

不過，輸出電壓提高之后，電源內(nèi)部功率器件的選型也變得更關(guān)鍵。尤其是次級(jí)側(cè)同步整流、輸出保護(hù)以及后級(jí)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，MOSFET 需要同時(shí)兼顧耐壓余量、導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗和可靠性。

充電頭網(wǎng)了解到，無錫美偌科推出了一款 150V N 溝道功率 MOSFET——MIR15N7P4S1GC。該產(chǎn)品采用 PPAK 5×6 封裝，主打低導(dǎo)通電阻、高速開關(guān)和高可靠性，可用于 48V 輸出快充、通信電源 DC/DC、高頻同步整流等應(yīng)用場(chǎng)景。

美偌科 MIR15N7P4S1GC

在 48V 輸出快充方案中，MOSFET 不只是完成導(dǎo)通和關(guān)斷，還需要面對(duì)開關(guān)尖峰、負(fù)載突變、熱插拔以及長(zhǎng)時(shí)間高功率運(yùn)行帶來的壓力。

相比低耐壓器件，150V 耐壓平臺(tái)能夠?yàn)?48V 輸出留出更充足的設(shè)計(jì)余量，也更適合高功率快充電源和高壓 DC/DC 場(chǎng)景。

MIR15N7P4S1GC 是美偌科面向此類應(yīng)用推出的 150V N 溝道功率 MOSFET。

該產(chǎn)品具備高速功率開關(guān)、低漏源導(dǎo)通電阻、增強(qiáng)型體二極管 dv/dt 能力以及增強(qiáng)雪崩耐量等特點(diǎn)，可應(yīng)用于 SMPS 同步整流、硬開關(guān)和高速電路、通信 DC/DC 以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)景。

從關(guān)鍵參數(shù)來看，美偌科 MIR15N7P4S1GC 具備 6.2mΩ 低導(dǎo)通電阻、30nC 總柵極電荷、6.7nC 米勒電荷同時(shí)兼顧了不錯(cuò)的 SOA 能力，可在降低損耗、控制溫升的同時(shí)，為 48V 輸出快充在負(fù)載突變、插拔沖擊等復(fù)雜工況下提供更好的可靠性支撐。

低導(dǎo)通電阻，降低大電流損耗

該產(chǎn)品的漏源耐壓為 150V，典型導(dǎo)通電阻為 6.2mΩ，最大導(dǎo)通電阻為 7.4mΩ。在 TC=25℃ 條件下，其連續(xù)漏極電流為 102A，脈沖漏極電流可達(dá) 407A。

對(duì)于高功率快充電源來說，低導(dǎo)通電阻帶來的好處很直接。電流越大，MOSFET 導(dǎo)通損耗越明顯，器件溫升也更容易成為整機(jī)設(shè)計(jì)中的限制因素。MIR15N7P4S1GC 通過低阻設(shè)計(jì)，可以降低大電流輸出下的損耗壓力，為小體積、高功率密度電源設(shè)計(jì)提供支撐。

低柵極電荷，適合高頻開關(guān)應(yīng)用

除了導(dǎo)通損耗，開關(guān)損耗同樣是高功率快充電源需要重點(diǎn)控制的部分。MIR15N7P4S1GC 的總柵極電荷典型值為 30nC，米勒電荷典型值為 6.7nC。

較低的柵極電荷意味著驅(qū)動(dòng)器在開關(guān)過程中需要搬運(yùn)的電荷更少，有利于減輕驅(qū)動(dòng)負(fù)擔(dān)并降低驅(qū)動(dòng)損耗；較低的米勒電荷則有助于改善開關(guān)過程中的速度和穩(wěn)定性。對(duì)于追求高頻化、小型化的快充電源來說，這類參數(shù)會(huì)直接影響效率、溫升和 EMI 設(shè)計(jì)空間。

這也使 MIR15N7P4S1GC 不僅適合 48V 輸出快充，也適用于通信電源 DC/DC、高速硬開關(guān)電路以及其他高密度電源模塊。

240W樣機(jī)測(cè)試，副邊同步整流應(yīng)力留有余量

在實(shí)際應(yīng)用測(cè)試中，MIR15N7P4S1GC 已被用于 240W 單 USB-C 48V/5A 快充樣機(jī)的副邊同步整流位置。該樣機(jī)輸出規(guī)格為 48V/5A，可對(duì)應(yīng) 240W 高功率輸出場(chǎng)景，也與當(dāng)前高壓快充的發(fā)展方向高度契合。

從整機(jī)效率來看，搭載 MIR15N7P4S1GC 的 240W 快充樣機(jī)在 90VAC 輸入、48V/5A 滿載輸出時(shí)效率為 93.24%；在 115VAC 輸入下滿載效率為 94.28%；在 230VAC 輸入下滿載效率為 95.52%；在 264VAC 輸入下滿載效率達(dá)到 95.88%。

從實(shí)測(cè)結(jié)果來看，該方案在 240W 滿載輸出下效率還是很高的，也可以從側(cè)面反映出 MIR15N7P4S1GC 在 48V/5A 高功率快充應(yīng)用中的低損耗和高效適配能力。

從功率管應(yīng)力測(cè)試來看，在 264VAC 輸入、48V/5A 滿載輸出條件下，副邊同步整流功率管測(cè)得漏源電壓 Vds 為 125V。

對(duì)于一顆 150V 耐壓 MOSFET 來說，該測(cè)試結(jié)果說明 MIR15N7P4S1GC 在 48V/5A 高功率輸出場(chǎng)景下仍具備一定電壓余量。

此外，在 264VAC 輸入、開關(guān)機(jī)及切換負(fù)載等動(dòng)態(tài)工況下，副邊同步整流功率管測(cè)得最大漏源峰值電壓 Vds_MAX 為 118V。

動(dòng)態(tài)工況通常更容易產(chǎn)生電壓尖峰，這個(gè)結(jié)果也進(jìn)一步體現(xiàn)出該器件在復(fù)雜工作狀態(tài)下的應(yīng)力余量和可靠性基礎(chǔ)。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

48V 輸出讓高功率快充有了更大的設(shè)計(jì)空間，但也把功率器件推到了更重要的位置。對(duì)于電源廠商來說，MOSFET 的耐壓、導(dǎo)通電阻、柵極電荷和可靠性，都會(huì)直接影響整機(jī)效率、溫升、體積以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

美偌科 MIR15N7P4S1GC 采用 150V 耐壓平臺(tái)，具備低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷、較高 SOA 能力以及增強(qiáng)雪崩耐量等特點(diǎn)，可滿足 48V 輸出快充、通信 DC/DC、高頻同步整流等應(yīng)用對(duì)效率和可靠性的要求。

隨著高功率快充繼續(xù)向高壓化、高密度方向發(fā)展，這類 150V 低阻 MOSFET 也將為電源工程師提供更具競(jìng)爭(zhēng)力的器件選擇。