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在當今電子技術飛速發(fā)展的時代，電源管理芯片作為各類電子設備的核心部件，其性能與可靠性直接關系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。芯茂微作為開關電源芯片的專業(yè)供應商，憑借其深厚的技術積累和創(chuàng)新能力，在BJT（雙極型晶體管）驅動方案領域取得了顯著成就，為電源管理芯片的可靠性提升提供了有力保障。
BJT作為一種傳統(tǒng)的半導體器件，因其獨特的電學特性，在電源管理領域有著廣泛的應用。與MOSFET等其他類型的半導體器件相比，BJT具有更高的電流驅動能力、更低的導通電壓降以及更優(yōu)的開關性能。然而，BJT也面臨著一些挑戰(zhàn)，例如在高頻開關應用中，其開關損耗較大，容易導致器件發(fā)熱，進而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外，BJT的驅動電路設計相對復雜，需要精確控制基極電流，以實現快速且穩(wěn)定的開關動作。
BJT的耐壓可以細分為以下指標，并且存在如下關系:Bvcez<BVceo<BVcer< BVces <BVcex<Bvcbo
LP3716XX系列采用我司自有專利，在內部B、E腳位之間始終有電阻連接，使BJT的耐壓特性BVcer越接近BVces=700V。改善功率 BJT耐壓特性的專利如下圖1所示
1.LP3716XX系列是基于DCM模式的PSR控制器,由于采用我司自有專利技術,可以始終保證功率BJT在開通瞬間，耐壓也可以維持比較高的Bvcer。
2.與此同時,為了快速開通功率BJT,LP3716XXX系列采用了自有專利的過驅動設計(專利號:CN108462378B,CN112152429A);在開通功率BJT的起始階段,會用一個比較大的過驅動電流lbpk來快速打開功率管。
1.功率BJT開通后,功率管的導通損耗除了和系統(tǒng)設計的原邊峰值電流有關外,與自身的導通時刻VCE也強相關。
2.為了提高驅動效率,如圖2所示,LP3716XX系列還采用了專利的斜波驅動:可以保證VCE的導通電壓基本維持在0.2V以內,減小導通損耗。
3.功率BJT的hFE是正溫特性,當IC=0.7A左右的時候,高溫時會增加25%左右(如圖3所示),因此,溫度越高,同等驅動電流(芯片驅動電流接近零溫)情況下的VCE會越低,導通損耗越小。
1.BJT關斷損耗集中在交越部分tc,并且估算出BJT的關斷損耗計算如下:
2.為了得到較低的關斷損耗,減少溫升,增加可靠性,從驅動角度的優(yōu)化,就需要盡可能的減小交越時間tc。
3.如圖2所示,LP3716XX系列采用了兩項技術來減小此時間:1)斜波驅動電流的峰值1B與原邊峰值電流IC成正比關系;2)采用預關斷技術,提前將驅動電流減小為IBHOLD,保證可以快速關斷;我司BJT在正偏/反偏下的安全工作區(qū)，可確保BJT不會損壞。
1.圖4為某款13003和13005工作在飽和區(qū)的SOA圖。
2.結合上述的LP3716XX系列的功率管工作過程可以看到,在系統(tǒng)設計的整個開關周期內,功率BJT都是在SOA的范圍并有足夠的margin，比如:
1)原邊峰值電流1C<1A;
2)原邊開通時間TONP<20us;
3)開通后的VCE<0.2V;
1.圖5為某款13003和13005反偏狀態(tài)下的SOA圖。
2.基于LP3716XX系列的系統(tǒng)工作特點,在關閉功率BJT的瞬間,Base電壓會VBASE很下拉到0V,而此時的Emitter電壓,由于原邊峰值電流緩慢下降,所以VCE>0V。對于此時的功率BJT,會有一個反偏電壓的存在,并且會有一個大約-1V逐漸變?yōu)?V的過程。
3.基于上面的系統(tǒng)工作周期的說明,可以看到LP3716XX系列在此狀態(tài)下,也都在安全區(qū)內并有足夠的margin，比如:
1)原邊峰值電流1C<1Afor13005;
2)原邊吸收電路存在;
為了確保BJT驅動方案的可靠性，芯茂微電子建立了一套嚴格的測試流程。在產品開發(fā)階段，對BJT驅動芯片進行了全方位的性能測試，包括靜態(tài)特性測試、動態(tài)特性測試、開關速度測試、耐壓測試等。通過這些測試，確保了BJT驅動芯片在各種工作條件下都能穩(wěn)定運行，滿足設計要求。此外，芯茂微電子還對BJT驅動方案進行了長期的可靠性測試，包括高溫老化測試、低溫測試、濕度測試、機械振動測試等。這些測試模擬了實際應用中可能出現的各種極端環(huán)境條件，驗證了BJT驅動方案在長期運行過程中的穩(wěn)定性和可靠性。
芯茂微電子的BJT驅動方案已經在多個實際應用中得到了廣泛驗證。例如，在某款高功率密度的開關電源產品中，采用芯茂微電子的BJT驅動方案后，電源的轉換效率提高了5%，同時系統(tǒng)的溫升降低了10℃。在另一款用于工業(yè)控制的電源模塊中，芯茂微電子的BJT驅動方案成功解決了傳統(tǒng)方案中存在的電磁干擾問題，使電源模塊能夠在強電磁干擾的工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定運行。這些實際應用案例充分證明了芯茂微電子BJT驅動方案的可靠性和優(yōu)越性。
芯茂微電子的BJT驅動方案不僅在技術上取得了創(chuàng)新突破，還為電源管理芯片行業(yè)的發(fā)展帶來了深遠的影響。首先，該方案通過優(yōu)化的開關控制策略、專利的過驅動設計和獨特的斜率驅動技術，有效提升了BJT的開關性能和可靠性，為高頻開關電源、高功率密度電源等高端電源應用提供了有力的技術支持。其次，芯茂微電子的BJT驅動方案在設計過程中充分考慮了系統(tǒng)的電磁兼容性和熱管理問題，為電源管理芯片的集成化、小型化發(fā)展提供了新的思路和方法。最后，芯茂微電子通過嚴格的測試流程和實際應用驗證，確保了BJT驅動方案的高質量和高可靠性，為電源管理芯片行業(yè)的標準化和規(guī)范化發(fā)展做出了重要貢獻。
隨著電子技術的不斷發(fā)展，電源管理芯片的應用場景將越來越廣泛，對芯片的性能和可靠性要求也將越來越高。芯茂微電子將繼續(xù)致力于BJT驅動方案的研發(fā)和創(chuàng)新，不斷優(yōu)化開關控制策略，提升驅動芯片的集成度和智能化水平。同時，芯茂微電子還將加強與國內外高校、科研機構的合作，積極開展前沿技術研究，探索新的半導體材料和器件結構，為電源管理芯片的未來發(fā)展提供更多的技術儲備。我們有理由相信，在芯茂微電子等眾多企業(yè)的共同努力下，電源管理芯片行業(yè)將迎來更加美好的明天，為全球電子技術的發(fā)展做出更大的貢獻。
總之，芯茂微電子的BJT驅動方案以其先進的技術、嚴格的質量控制和卓越的可靠性，在電源管理芯片領域樹立了新的標桿。通過不斷的技術創(chuàng)新和產品優(yōu)化，芯茂微電子將為電源管理芯片的未來發(fā)展提供更多的可能性，為全球電子設備的穩(wěn)定運行保駕護航。