Рынок портативных зарядных устройств требует компонентов с минимальными потерями и компактными размерами. N-канальный полевой транзистор VBQA1401 производства VBsemi соответствует этим требованиям благодаря ультрамалому сопротивлению канала и технологии Trench.
Внешние аккумуляторы продолжают завоевывать популярность несмотря на повышение энергоэффективности мобильных устройств. При этом к ним предъявляются высокие требования: компактные габариты, эффективность преобразования энергии и поддержка технологий быстрой зарядки. Это заставляет разработчиков тщательно выбирать элементную базу для силовых цепей, отдавая предпочтение компонентам с минимальными потерями и малыми размерами.
Нажмите для увеличения (1200x375)
Типичный power bank содержит множество электронных узлов: батарею, контроллер заряда, контроллер разряда и DC/DC-преобразователи для формирования необходимых напряжений.
Роль полевого транзистора в зарядных цепях
В контроллерах заряда и разряда используются полевые транзисторы в качестве ключей, которые отключают внутреннюю батарею при её полном заряде или недопустимом разряде. В нормальном режиме работы оба ключа постоянно находятся в открытом состоянии, и внутреннее сопротивление канала RDS(ON) напрямую влияет на потери энергии. Поскольку зарядные и разрядные токи могут быть значительными, используются транзисторы с минимально возможным значением RDS(ON).
Нажмите для увеличения (1200x375)
Характеристики VBQA1401
VBQA1401 — мощный N-канальный полевой транзистор на 40 В, 100 А, изготовленный по технологии Trench. По сравнению с традиционной планарной технологией, Trench позволяет значительно снизить сопротивление открытого канала, улучшить динамические характеристики и повысить устойчивость к лавинному пробою.
Нажмите для увеличения (1200x375)
Нажмите для увеличения (1200x375)
Ультрамалое значение RDS(ON) делает VBQA1401 исключительно привлекательным для применения в контроллерах зарядки и разрядки. Это значительно снижает потери при заряде и разряде батареи, повышая эффективность всего устройства.
Применение в DC/DC-преобразователях
VBQA1401 может применяться и в узлах DC/DC-преобразователей, но с учётом особенностей динамических характеристик. В этих узлах силовые элементы работают в импульсном режиме, поэтому к статическим потерям на сопротивлении RDS(ON) добавляются динамические потери из-за конечного времени включения/выключения транзистора.
Для минимизации динамических потерь требуется быстрая перезарядка затвора. Однако ультрамалое сопротивление канала связано с увеличенным зарядом затвора, и при использовании бюджетных драйверов динамические потери могут перевесить выигрыш от снижения статических потерь. Решение — подбор драйвера с подходящим выходным током. Благодаря технологии Trench и улучшенным динамическим характеристикам VBQA1401 требует меньшей управляющей мощности, что позволяет использовать драйверы среднего ценового сегмента.
Напряжение и токовые возможности
Современные power bank выдают на выходе напряжения +5…+20 В, что требует высоких номиналов по напряжению «сток-исток» для ключей в выходном DC/DC-преобразователе. VBQA1401 способен работать при VDS = 40 В, обеспечивая достаточный запас по напряжению. Возможность работы с токами до 100 А позволяет применять транзистор при разработке мощных power bank с поддержкой технологии быстрой зарядки.
Важно отметить: хотя пороговое напряжение включения составляет до +2,2 В, эффективное пропускание больших токов происходит только при VGS > 4,5 В, когда сопротивление канала приближается к номинальному значению.
Нажмите для увеличения (1200x375)
Дополнительные преимущества
Транзистор VBQA1401 включает встроенный мощный быстродействующий диод, который эффективно подавляет выбросы напряжения при импульсной работе DC/DC-преобразователя. Широкий диапазон допустимого напряжения затвора (VGS = -16…+20 В) обеспечивает надежную работу при возникновении паразитных всплесков. Технология Trench повышает устойчивость к лавинному пробою, позволяя стабильно работать при частых циклах заряда/разряда.
Диапазон рабочих температур TJ = -55…150°С делает VBQA1401 пригодным для эксплуатации во внешних аккумуляторах в жестких условиях окружающей среды.
Конструктивные особенности
Транзистор выпускается в компактном корпусе DFN8 (5x6) размером всего 5x6 мм. Корпус имеет большую контактную площадку для эффективного отвода тепла от перехода, что снижает температуру и обеспечивает стабильную работу при высоких нагрузках. Компактные размеры позволяют использовать VBQA1401 в устройствах, где требуется максимальная миниатюризация.
