低VCEsat雙極結晶體管和MOSFET的比較

新型低VCEsat BJT技術(shù)為傳統的平面MOSFET(電流介于500mA與5A之間的應用)提供了一種可行的低成本替代方案。采用低VCEsat BJT有助于設計人員設計出成本更低、更具競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品。

　　便攜式產(chǎn)品(如手機、數碼照相機、數碼攝像機、DVD播放器、MP3播放器和個(gè)人數字助理)的設計人員一直面臨著(zhù)壓力，既要縮減材料成本，又不能影響產(chǎn)品的性能，這對設計人員而言是真正的挑戰，因為他們既要增加產(chǎn)品新特性，又不能對電池使用壽命產(chǎn)生負面影響。

　　大多數便攜式產(chǎn)品正向著(zhù)集成電源管理單元(PMU)電路的方向發(fā)展，這種電路專(zhuān)為控制產(chǎn)品中的不同功能而設計，包括電池充電、電池管理、過(guò)壓保護、 背光、振動(dòng)器、磁盤(pán)驅動(dòng)器和外圍設備的控制、為照相機和閃光燈單元供電等。將電流控制在500mA以下的電路一般都嵌在PMU中，包括末級調整管。然而， 如果將電流控制在500mA～5A的范圍內，外部調整管(MOSFET)是首選的典型設計。本文將對MOSFET和低VCEsat雙極結晶體管(BJT) 做一比較，可以看出采用后者不僅可以降低功耗，同時(shí)還可以節約成本。

　　低VCEsat BJT與MOSFET功能相同，但是成本更低，且在許多情況下，其功耗更低，因此電池使用壽命更長(cháng)。更低的VCEsat BJT器件采用了20多年前開(kāi)發(fā)出來(lái)的技術(shù)。如今，該項技術(shù)著(zhù)眼于降低正向飽和電壓，以獲得極低的正向電阻。在電流為1A的情況下，一些新型低 VCEsat BJT目前的飽和電壓遠遠低于100mV。這意味著(zhù)正向電阻低于100mΩ，因此與成本較高的MOSFET相比，極具競爭力。

　　設計考慮因素

　　MOSFET是一個(gè)電壓驅動(dòng)器件，而低VCEsat BJT 是電流驅動(dòng)器件。因此，設計人員需要了解所用PMU 控制電路的電流極限，該PMU 控制電路用以確定采用低VCEsat BJT進(jìn)行設計時(shí)的特定電路要求。例如，如果低VCEsat BJT要控制1A電流，且其最差情況下的放大倍數為100，此時(shí)基極電流最小必須達到10mA，以確保低VCEsat BJT達到飽和狀態(tài)?？刂埔_必須能夠為低VCEsat BJT提供10mA電流以進(jìn)行直接驅動(dòng)，否則需要額外的驅動(dòng)段。

　　充電電路實(shí)例分析

　　從便攜式產(chǎn)品的充電電路可看出(見(jiàn)圖1、2)，采用低VCEsat BJT 和一個(gè)電阻替代調整管Q1(功率MOSFET 2A, 20V, TSOP6 封裝)和阻塞肖特基二極管D1。在這個(gè)實(shí)例中，低VCEsat BJT比典型MOSFET節約了0.10美元的成本，且功耗降低了261 mW。

　　圖1 MOSFET 和肖特基二極管構成的充電電路成本及功耗

　　圖2 采用低VCEsat BJT和偏置電阻構成的充電電路的成本及功耗

　　鋰離子電池的充電控制器件均嵌在PMU中。PMU控制引腳變高以導通外部調整管Q1，且充電電流設為1A。串聯(lián)的肖特基二極管D1需阻塞電池的反向電流。

　　調整管Q1和反向阻塞二極管D1上的典型功耗可按以下方式計算：