onsemi FDMS3604S MOSFET：高效電源解決方案

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，MOSFET 作為關(guān)鍵的功率器件，對(duì)電源轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)性能有著至關(guān)重要的影響。今天，我們就來(lái)深入了解一下 onsemi 的 FDMS3604S 這款 N 溝道 MOSFET 產(chǎn)品。

文件下載：FDMS3604S-D.pdf

一、產(chǎn)品概述

FDMS3604S 是一款采用雙 PQFN 封裝的器件，內(nèi)部集成了兩個(gè)專門(mén)設(shè)計(jì)的 N 溝道 MOSFET。其開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部連接，方便同步降壓轉(zhuǎn)換器的布局和布線?？刂?MOSFET（Q1）和同步 SyncFET（Q2）經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，能夠提供最佳的功率效率。

二、產(chǎn)品特性

低導(dǎo)通電阻

• Q1：在 $V{GS}=10V$，$I{D}=13A$ 時(shí)，最大 $R{DS(on)}=8mOmega$；在 $V{GS}=4.5V$，$I{D}=11A$ 時(shí)，最大 $R{DS(on)}=11mOmega$。
• Q2：在 $V{GS}=10V$，$I{D}=23A$ 時(shí)，最大 $R{DS(on)}=2.6mOmega$；在 $V{GS}=4.5V$，$I{D}=21A$ 時(shí)，最大 $R{DS(on)}=3.5mOmega$。

低導(dǎo)通電阻意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下的功率損耗更小，從而提高了電源轉(zhuǎn)換效率。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過(guò)因?yàn)閷?dǎo)通電阻過(guò)大而導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重的情況呢？

低電感封裝

低電感封裝能夠縮短上升/下降時(shí)間，降低開(kāi)關(guān)損耗。同時(shí)，MOSFET 的集成設(shè)計(jì)優(yōu)化了布局，降低了電路電感，減少了開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的振鈴現(xiàn)象。

環(huán)保設(shè)計(jì)

該器件無(wú)鉛且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求，在當(dāng)前注重環(huán)保的大環(huán)境下，這是一個(gè)重要的特性。

三、產(chǎn)品參數(shù)

最大額定值

熱特性

四、典型特性

文檔中給出了 Q1 和 Q2 的一系列典型特性曲線，包括導(dǎo)通區(qū)域特性、歸一化導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓的關(guān)系、歸一化導(dǎo)通電阻與結(jié)溫的關(guān)系、導(dǎo)通電阻與柵源電壓的關(guān)系、傳輸特性、源漏二極管正向電壓與源電流的關(guān)系、柵極電荷特性、電容與漏源電壓的關(guān)系、非鉗位電感開(kāi)關(guān)能力、最大連續(xù)漏極電流與外殼溫度的關(guān)系、正向偏置安全工作區(qū)、單脈沖最大功率耗散以及結(jié)到環(huán)境的瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線等。這些特性曲線能夠幫助工程師更好地了解器件的性能，在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中做出合理的設(shè)計(jì)選擇。大家在查看這些曲線時(shí)，有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一些特別的趨勢(shì)或者規(guī)律呢？

五、SyncFET 肖特基體二極管特性

onsemi 的 SyncFET 工藝在 POWERTRENCH MOSFET 中嵌入了肖特基二極管，該二極管表現(xiàn)出與 MOSFET 并聯(lián)的分立外部肖特基二極管相似的特性。不過(guò)，肖特基勢(shì)壘二極管在高溫和高反向電壓下會(huì)出現(xiàn)明顯的泄漏，這會(huì)增加器件的功率損耗。

六、應(yīng)用信息

開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴抑制

onsemi 的功率級(jí)產(chǎn)品采用了專有設(shè)計(jì)，在降壓轉(zhuǎn)換器中無(wú)需任何外部緩沖組件，就能最大限度地減少開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)（PHASE）的峰值過(guò)沖和振鈴電壓。與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的解決方案相比，在相同的測(cè)試條件下，該功率級(jí)解決方案的振鈴明顯更少。

推薦 PCB 布局指南

PCB 布局對(duì)于功率損耗和系統(tǒng)性能有著重要影響。以下是一些推薦的布局準(zhǔn)則：

1. 輸入陶瓷旁路電容：輸入陶瓷旁路電容 C1 和 C2 應(yīng)靠近功率級(jí)的 D1 和 S2 引腳放置，以減少寄生電感和開(kāi)關(guān)操作引起的高頻傳導(dǎo)損耗。
2. PHASE 銅跡線：PHASE 銅跡線不僅是功率級(jí)封裝到輸出電感（L）的電流路徑，還作為功率級(jí)封裝中下部 FET 的散熱器。跡線應(yīng)短而寬，以提供低電阻路徑，減少傳導(dǎo)損耗并限制溫度上升。同時(shí)，要注意減少與相鄰跡線的耦合。
3. 輸出電感位置：輸出電感應(yīng)盡可能靠近功率級(jí)器件，以降低銅跡線電阻導(dǎo)致的功率損耗。
4. RC 緩沖器：POWERTRENCH 技術(shù)的 MOSFET 能有效減少相位節(jié)點(diǎn)振鈴，在大多數(shù)情況下無(wú)需外部緩沖電路。如果使用 RC 緩沖器，應(yīng)將其放置在 PHASE 焊盤(pán)和 S2 引腳之間靠近器件的位置。
5. 驅(qū)動(dòng) IC：驅(qū)動(dòng) IC 應(yīng)靠近功率級(jí)器件放置，通過(guò)寬跡線連接高低側(cè)柵極，以消除驅(qū)動(dòng)和 MOSFET 之間的寄生電感和電阻影響，提高開(kāi)關(guān)效率。
6. S2 引腳接地：S2 引腳應(yīng)通過(guò)多個(gè)過(guò)孔連接到 GND 平面，以實(shí)現(xiàn)低阻抗接地，避免接地不良導(dǎo)致的噪聲瞬態(tài)偏移電壓。
7. 過(guò)孔使用：在每個(gè)銅區(qū)域使用多個(gè)過(guò)孔互連頂層、內(nèi)層和底層，以平滑電流流動(dòng)和熱傳導(dǎo)。過(guò)孔應(yīng)相對(duì)較大，約 8 至 10 密耳，且具有合理的電感。關(guān)鍵高頻組件應(yīng)靠近器件并位于 PCB 的同一側(cè)。

七、總結(jié)

FDMS3604S 作為 onsemi 的一款高性能 N 溝道 MOSFET 產(chǎn)品，具有低導(dǎo)通電阻、低電感封裝、環(huán)保設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，適用于計(jì)算、通信等領(lǐng)域的通用負(fù)載點(diǎn)和筆記本 VCORE 等應(yīng)用。在 PCB 設(shè)計(jì)中，遵循推薦的布局指南能夠充分發(fā)揮器件的性能，提高系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。大家在使用這款器件時(shí)，有沒(méi)有遇到什么問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。