前言

耗盡型MOS因在VGS=0即導(dǎo)通的特性，非常適合用于PWM IC控制器的啟動(dòng)與穩(wěn)壓供電。相比傳統(tǒng)PWM IC供電方案，耗盡型MOS用于啟動(dòng)速度更快、線性穩(wěn)壓能力更強(qiáng)、輕載時(shí)不易掉電，也大幅降低了啟動(dòng)電阻的待機(jī)功耗。

近期充電頭網(wǎng)獲悉，方舟微針對(duì)PWM IC供電需求，推出DMZ1015E/DMX1015E高閾值電壓耗盡型MOS，可利用其亞閾值特性持續(xù)穩(wěn)定高效的為PWM IC等負(fù)載供電。

方舟微DMZ1015E/DMX1015E產(chǎn)品特性

DMZ1015E/DMX1015E是方舟微基于UltraVt超高閾值技術(shù)開(kāi)發(fā)的耗盡型NMOS，提供SOT-23和SOT-89封裝。器件具備100V耐壓、30Ω導(dǎo)阻，-55℃~150℃寬溫度范圍、ESD防護(hù)等特性。該器件依托其獨(dú)特的超高亞閾值特性，該器件能在寬輸入電壓下實(shí)現(xiàn)可靠的自穩(wěn)壓輸出，大幅簡(jiǎn)化傳統(tǒng)三極管+穩(wěn)壓管組合供電方案，可直接作為高壓穩(wěn)壓器應(yīng)用，并提升系統(tǒng)可靠性。

該器件具備可靠易用的穩(wěn)壓特性，可在QC2.0/3.0/4.0快充系統(tǒng) 、USB Type-C PD電源系統(tǒng)、USB Type-C直充系統(tǒng)、寬輸出電壓范圍電源適配器、直流接觸器等諸多場(chǎng)景應(yīng)用。

DMZ1015E/DMX1015E用于穩(wěn)壓供電的原理解析

亞閾特性指的是耗盡型MOSFET工作在亞閾狀態(tài)時(shí)具有的一種特性，是耗盡型MOSFET非常重要的一個(gè)特性。利用耗盡型MOSFET的亞閾特性，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓供電、過(guò)壓保護(hù)、恒流供電、過(guò)流保護(hù)等電路功能。

（DMZ1015E/DMX1015E用于穩(wěn)壓供電的典型電路方案）

在上圖所示的典型電路中，DMZ1015E/DMX1015E的柵極接地，因此電路運(yùn)行時(shí)，DMZ1015E/DMX1015E的柵-源電壓VGS始終滿足：VGS(OFF)≤VGS≤0V，所以DMZ1015E/DMX1015E始終工作在亞閾狀態(tài)下。據(jù)耗盡型MOSFET的亞閾特性可知，此時(shí)VGS電壓滿足：0V＜|VGS|＜|VGS(OFF)|，并且VGS電壓與可通過(guò)DMZ1015E/DMX1015E的最大電流ID(sat)有唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

對(duì)于DMZ1015E產(chǎn)品，（常溫下）亞閾電壓VGS與飽和電流ID(sat)的典型特性曲線如下圖所示：

（ DMZ1015E樣品（工藝優(yōu)化后）的典型VGS Vs. ID(sat)曲線）

（樣品參數(shù)：VGS(OFF)=-20.71V@ID=8uA，VCL=16.65V@ID=5mA）

如典型電路方案圖可知，DMZ1015E/DMX1015E的|VGS|電壓即為負(fù)載RL兩端電壓，即|VGS|=VRL，因此負(fù)載RL兩端電壓VRL同樣滿足：0V＜|VRL|＜|VGS(OFF)|關(guān)系，并且當(dāng)負(fù)載確定時(shí)，負(fù)載電流和負(fù)載電壓有唯一確定關(guān)系（對(duì)應(yīng)關(guān)系如典型特性曲線圖所示，電流確定時(shí)，輸出電壓即對(duì)應(yīng)確定）。

由于耗盡型MOSFET的VGS(OFF)參數(shù)在數(shù)值上具有正溫度系數(shù)，因此，隨著MOSFET結(jié)溫的升高，輸出電壓會(huì)相應(yīng)升高。

DMZ1015E/DMX1015E非常適合用于PWM IC等負(fù)載的穩(wěn)壓供電，其可以將輸入的高電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的低電壓，給PWM IC等負(fù)載穩(wěn)定供電，DMZ1015E用于穩(wěn)壓供電的典型輸出曲線如下圖所示：

（DMZ1015E樣品（工藝優(yōu)化前）用于穩(wěn)壓供電的典型輸出曲線）

簡(jiǎn)單看過(guò)DMZ1015E/DMX1015E用于穩(wěn)壓供電的原理，充電頭網(wǎng)繼續(xù)為您該器件的實(shí)際穩(wěn)壓表現(xiàn)。

方舟微DMZ1015E/DMX1015E實(shí)際穩(wěn)壓表現(xiàn)

方舟微于2024年下半年對(duì)DMZ1015E/DMX1015E產(chǎn)品的工藝進(jìn)行了一次優(yōu)化，因此本次分別使用了工藝優(yōu)化前的樣品以及工藝優(yōu)化后的樣品進(jìn)行測(cè)試。

1、工藝優(yōu)化前的樣品實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：

樣品1實(shí)測(cè)靜態(tài)參數(shù)：VGS(OFF)=-26.05V@ID=8μA，VGS(OFF)=-16.61V@ID=5mA。

樣品1實(shí)測(cè)電路參數(shù)如下：

樣品2實(shí)測(cè)靜態(tài)參數(shù)：VGS(OFF)=-22.19V@ID=8μA，VGS(OFF)=-15.79V@ID=5mA。

樣品2實(shí)測(cè)電路參數(shù)如下：

樣品3實(shí)測(cè)靜態(tài)參數(shù)：VGS(OFF)=-19.83V@ID=8μA，VGS(OFF)=-11.52V@ID=5mA。

樣品3實(shí)測(cè)電路參數(shù)如下：

2、工藝優(yōu)化后的樣品實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

樣品4實(shí)測(cè)靜態(tài)參數(shù)：VGS(OFF)=-26.05V@ID=8μA，VGS(OFF)=-18.87V@ID=5mA。

樣品4實(shí)測(cè)電路參數(shù)如下：

樣品4實(shí)測(cè)靜態(tài)參數(shù)：VGS(OFF)=-26.05V@ID=8μA，VGS(OFF)=-18.87V@ID=5mA。

樣品4實(shí)測(cè)電路參數(shù)如下：

樣品5實(shí)測(cè)靜態(tài)參數(shù)：VGS(OFF)=-20.11V@ID=8μA，VGS(OFF)=-17.13V@ID=5mA。

樣品5實(shí)測(cè)電路參數(shù)如下：

樣品6實(shí)測(cè)靜態(tài)參數(shù)：VGS(OFF)=-17.24V@ID=8μA，VGS(OFF)=-13.89V@ID=5mA。

樣品6實(shí)測(cè)電路參數(shù)如下：

DMZ1015E/DMX1015E產(chǎn)品在工藝優(yōu)化前后的兩個(gè)版本，在設(shè)計(jì)上與制造上完全保持一致，不存在相關(guān)變動(dòng)，工藝優(yōu)化后的產(chǎn)品參數(shù)特性更優(yōu)，溫度特性更好，會(huì)陸續(xù)上市銷售。

看過(guò)實(shí)際穩(wěn)壓表現(xiàn)，最后我們?cè)賮?lái)看下在快充領(lǐng)域的典型應(yīng)用方案。

DMZ1015E/DMX1015E在快充領(lǐng)域的典型應(yīng)用

傳統(tǒng)供電方案

（傳統(tǒng)PWM IC供電的方案（多個(gè)元件組合實(shí)現(xiàn)））

傳統(tǒng)快充電源中，PWM 控制芯片的供電通常由三極管、穩(wěn)壓管及電阻等多器件組合實(shí)現(xiàn)。這種方式器件數(shù)量多、占用 PCB 空間大，不利于快充產(chǎn)品的小型化，同時(shí)多器件疊加也增加了物料管理難度和潛在的可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

簡(jiǎn)單可靠的DMZ1015E/DMX1015E供電方案

（DMZ1015E/DMX1015E在快充中給PWM IC供電的典型應(yīng)用方案（單繞組））

（DMZ1015E/DMX1015E在快充中給PWM IC供電的典型應(yīng)用方案（雙繞組））

使用方舟微DMZ1015E/DMX1015E后，無(wú)論是單繞組還是雙繞組均僅需一顆器件即可將寬范圍輸入高壓直接轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的PWM IC工作電壓，無(wú)論采用單繞組還是雙繞組結(jié)構(gòu)，都能顯著簡(jiǎn)化輔助供電設(shè)計(jì)，減少物料數(shù)量、節(jié)省PCB空間，使快充方案在高集成度與高可靠性方面明顯提升。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

充電頭網(wǎng)了解到，方舟微推出的DMZ1015E/DMX1015E利用耗盡型MOS特有的亞閾穩(wěn)壓特性，為PWM IC等電路提供一種無(wú)需額外穩(wěn)壓管、三極管的高壓穩(wěn)壓方案。其高耐壓、超高閾值及工藝優(yōu)化帶來(lái)的穩(wěn)定性，使其特別適用于快充、USB-PD 和寬電壓適配器等電源系統(tǒng)中，能夠有效減少器件數(shù)量，節(jié)省PCB空間，并提升整機(jī)可靠性。