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1 CYG WAYON SJ-MOS 快充应用上海长园维安微电子有限公司郭建军

2 内容摘要关于长园维安长园维安 SJ-MOSFET 的优势 ; SJ-MOSFET 开关过程分析 ( 结合 EMI); SJ-MOSFET 应用几个小建议 Q&A

3 长园集团概况 CYG (长园集团 ): 股票代码: SH 长园集团是1986年由中科院创立的国家级高新技术企业专业从事电动汽车相关产业智能工厂装备及解决方案电路保护元器件智能电网设备的研发制造与服务 SRIM(上海材料研究所): 上海材料研究所是1946年成立的国有大型研究单位至上世纪九十年代己成为我国机械工业工程材料技术的核心研发机构

4 关于长园维安成立时间 : 注册资本 : 738 万美元总资产 : 5970 万美元年销售额 (2017) : 6700 万美元

5 机构分布美国 : 销售分公司 NORTH AMERICA SOUTH AMERICA AFRICA EUROPE 上海 : 总部, 工厂, 研发中心西安 : 研发中心 ASIA 深圳 : 销售办公室, 应用实验室 AUSTRALIA 韩国 : 销售办公室日本 : 销售办公室台湾 : 销售办公室, 应用实验室

6 主要产品 SJ-MOS Trench MOS VDMOS ESD TVS POWER TVS Thyristor GDT MOV Protection IC PTC

7 主要客户 : 电池 Panasonic SANYO SONY SAMSUNG LG 顺达 BYD 力神 ATL 光宇飞毛腿欣旺达新能德德赛蓝微华通比克梁氏 Formosa 维科

8 主要客户 : 手机

9 知识产权体系 1987 开始研发电路保护产品 ~Now 在 Power MOS, 半导体器件, 高分子 PTC 等产品及应用上拥有 93 篇专利 6 篇美国专利 6 篇日本专利 2 篇台湾专利

10 不推荐使用 SJ-MOSFET 产品系列

11 内容摘要关于长园维安维安 SJ-MOSFET 的优势 SJ-MOSFET 开关过程分析 ( 结合 EMI); 应用一点小建议 Q&A

12 维安优势 - 领先技术工艺 C2: 软开关 SJ-MOS, 更好的效率和 EMI 特性. EM: 出色 EMI 特性.

13 维安优势-质量管理体系体系认证 ISO9001 产品认证 UL TUV ISO14001 TS16949 有害物质管理认证 SONY GP Cert. 实验室管理认证 UL CDTP Lab TUV TMPL Lab

14 维安优势 - 可靠性测试中心测试中心简介半导体功率器件测试室应用系统测试室可靠性实验室失效分析实验室

高加速老化试验箱 HAST(PC-422R8) 维安优势 - 可靠性测试中心 PC-422R8 是日本 HIRAYAMA 出品的一款高加速老化试验箱该设备只要用于调查分析何时出现电子元器件, 和机械器件的摩擦和使用寿命的问题, 使用寿命的故障分布函数呈什么形状, 以及分析失效率上升的原因进行的试验为了提高实验效率减少实验时间, 采用了最新的压力蒸煮锅试验方法 USPCT(HAST),

15 高加速老化试验箱 HAST(PC-422R8) 维安优势 - 可靠性测试中心 PC-422R8 是日本 HIRAYAMA 出品的一款高加速老化试验箱该设备只要用于调查分析何时出现电子元器件, 和机械器件的摩擦和使用寿命的问题, 使用寿命的故障分布函数呈什么形状, 以及分析失效率上升的原因进行的试验为了提高实验效率减少实验时间, 采用了最新的压力蒸煮锅试验方法 USPCT(HAST), 其中之一的湿热加速试验即 HAST 已经被国际电工委员会所标准化有效箱体尺寸 340Dia x 475Depth (mm) 温度范围 100 to 150 度 ; 分布精度 ±0.5 Deg C (at 100%RH);±1 Deg C (at 85%RH) 温度控制精度 ±0.5 Deg C 湿度范围 65%RH to 100%RH 湿度控制精度 ±3%RH (at 85%RH) 压力范围 ( 相对压力值 ) 0.019~0.208Mpa

16 维安优势 - 严格工业级标准可靠性测试 Test Item Test Condition Duration Sample Size Acc/Reject HTGB HTRB T A = 150 C, Vgs=30V T A = 150 C, Vds=80%Vdsmax. Referenced standard 1000 hrs 77pcs*3lots 0/1 JESD22-A hrs 77pcs*3lots 0/1 JESD22-A108 HTSL T A = 150 C 1000 hrs 77pcs*3lots 0/1 JESD22-A103 PCT TCT 121 C 205KPA 100%RH -65 C to 150 C, air to air, 96 hrs 77pcs*3lots 0/1 JESD22-A cycles 77pcs*3lots 0/1 JESD22-A104 SJ-MOSFET process platform own over 10000hours test life time

17 维安优势 - 专业技术支持团队应用支持团队上海总部 : 电源专职 2 FAE 华东区域深圳应用中心 : 电源专职 3 FAE 华南区域西安应用中心 : 电源专职 3 AE 台湾办事处 : 电源专职 1 FAE.. Xi an Shanghai Shenzhen Wayon Europe Wayon Korea Wayon U.S.A Wayon Xi an Wayon Shenzhen Wayon Japan Wayon Shanghai (H.Q) Wayon Taiwan

18 维安优势 - 先进器件测试设备

19 维安优势 - 技术支持 EMC 设备

20 维安优势 - 完整的应用测试系统

维安优势 -MOSFET 创新封装 D G S SOT-223-2L PCB 面积比

(3200VAC,100% 测试 ) 热阻与普通 TO-220 一样省去绝缘垫片和绝缘粒

21 维安优势 -MOSFET 创新封装 D G S SOT-223-2L PCB 面积比 TO-252 减小 35%, 节省 PCB 空间 ; BOM 成本降低 ; 更好的 EMI; BV 600V,650V,700V Rdson: 1.9Ω,1Ω,0.69Ω; EZ 静电等级加强 ; TO-220 ISO 绝缘电压与 TO-220F 相同 (3200VAC,100% 测试 ) 热阻与普通 TO-220 一样省去绝缘垫片和绝缘粒节省或者减小散热片 TO-220F TO-220F SL 无螺丝孔, 高度变小约 4mm; 其他性能与 TO-220F 差异小 ; 适合超薄电源 ;

22 内容摘要关于长园维安维安 SJ-MOSFET 的优势 SJ-MOSFET 开关过程损耗分析应用案例 Q&A

23 SJ-MOSFET 的应用 - 快充 Apple 61W 功率增加 1-2 倍 45W,65W,90W 74mm*74mm*28mm 功率密度增加

24 手机快充功率分析快充功率分布 10.20%, 10% 2.04%, 2% 22.45%, 23% 4.08%, 4% 6.12%, 6% 55.10%, 55% 10-20W 20-30W 30-40W 40-45W 60-65W 90W

25 手机快充 MOSFET 方案分析 40 款快充高压 MOSFET 统计 22.50%, 22% 35.00%, 35% SJ-MOSFET 数量 VD-MOSFET 数量内置 MOS 数量 42.50%, 43%

26 SJ-MOS 优势 VDMOS SJ-MOS VDMOS Smaller package size SJ-MOS SMPS miniature IC + SJ-MOS Combo IC IC+SJ-MOS

27 MOSFET 开关过程分析 V G (t) V GS V G (t0-t1)=vgs{1- / [ ( )] } V GP V TH 0 I D (t) t1 t2 t3 t4 I L t V G (t2)=v GP = +V TH 功率 MOSFET 米勒平台时间 0 V D (t) V DS t t3-t2=, *[V DS -I L *R ON (V GP )] V ON( V GP) 0 功率 MOSFET 开启曲线 V ON( V GS) t = = ( ) = ( )

28 MOSFET 开关过程分析 V G (t) V GS V GP V TH 0 I D (t) t4 t5 t6 t V G (t-t4)=v GS {1- / [ ( )] } 0 t t4=r G *[C GS +C GD (V ON )]ln[ ] V D (t) V DS t5-t4= R G* C GS,av * 0 V ON( V GS) t t6-t5=r G [C GS +C GD (V DS )]ln( ) 功率 MOSFET 关断曲线

29 MOSFET 损耗分析 V G (t) V GS V GP V TH P T =P ON +P TURN-ON +P TURN-OFF 0 t 1 t 2 t 3 t 4 T t 4' t 5 t 6 t P ON = R ON *I L 2 P TURN-ON = * I L *V DS P TURN-OFF = * I L *V DS R DSON I L t3-t2=, *[V DS-I L *R ON (V GP )] t6-t5=r G [C GS +C GD (V DS )]ln( ) t5-t4 = R G* C GS,av *

30 MOSFET 损耗分析驱动损耗 P S.gate = V g *Q g *f P T =P TON +P Tr +P Tf 电源 - 感性负载 CCM Pton= (Ia2 +Ia*Ib+Ib 2 )Ron*α* DCM Pton= *Ib2 *Ron*α* Tr 期间 Pt 和 Pton,Ptf 相比可以忽略不计 ; MOSFET 器件可慢开 Ptoff= *Vds(p)*Ib* ; tf=r G *[C GS+ C GD (V DS )] ln( ) α=t( C)/T(25 C);

31 Tr,tf 和 VDS dv/dt 直接相关 ; MOSFET 开关过程 - EMI

32 MOSFET 开关过程 - EMI = = = dv/dt 受电阻 R G 和栅漏电容 C GD Picture from Fairchild AN 内置寄生栅极电阻 Rgint 可现在 MOSFET 最大 dv/dt, 进而实现抑制上图红色标准环路的振荡, 提高器件的使用的可靠性和稳定性

33 MOSFET 开关过程 - EMI dv/dt(v/ns)) dv/dt Turn Rg(Ω) SVF12N60CF WML11N65C2

34 MOSFET 开关过程 - EMI dv/dt Turn dv/dt(v/ns)) Rg(Ω) SVF12N60CF WML11N65C2

35 内容摘要关于长园维安维安 SJ-MOSFET 的优势 SJ-MOSFET 应用一些建议 ; Q&A

36 建议 1: 防止误导通 1- 误导通严重造成电源失效 - 俗称炸机 ; 2- 起因 : 功率 MOSFET 漏极电压会经历非常快速的变化 ; 很高的 dv/dt 会出现在漏极 ; a- 电容开启 ; C GS 容抗远小于栅控电路上电阻 R G V Gmax = *Vin 避免此模式下误导通,Cgd/Ciss 足够小 ; b- 栅极控制电路电阻 Rg 远小于 Ciss; V G =I GD *R G = R G *Cgd[ ] [ ] max=

37 建议 2: 优化栅极驱动栅极设计要点 a- 外部驱动电阻 Rg; b- 铁氧体磁珠 ; c- 源极寄生电感 ; d- 栅极寄生电感 ; e- 驱动电路 ; f- PCB 布局 Resonant Circuit of R, L, and C Low R, high Q

38 建议 2: 优化栅极驱动 MOSFET Operation during t1 MOSFET Operation during t2 V LS =L S *di d /dt 优化驱动, 减小栅极寄生电感 LG 和共模电感 LS

39 栅极, 漏极外部寄生电感影响建议 2: 优化栅极驱动

40 Thanks Q&A

SB 系列 / C-Link 产品特点引用标准 : IEC 结构 : 金属化聚丙烯膜结构封装 : 塑料外壳 ( UL94 V-0), 树脂填充电气特性工作温度 : - 40 至 C 范围 : 1.0 至 150μF 额定电压 : 700 至 1100 VC 偏差 :

SB 系列 / C-Link 产品特点引用标准 : IEC 结构 : 金属化聚丙烯膜结构封装 : 塑料外壳 ( UL94 V-0), 树脂填充电气特性工作温度 : - 40 至 C 范围 : 1.0 至 150μF 额定电压 : 700 至 1100 VC 偏差 : SA 系列 / C-Link 产品特点引用标准 : IEC 61071 结构 : 金属化聚丙烯膜结构封装 : 聚酯胶带, 树脂填充电气特性工作温度 : - 40 至 + 85 C 范围 : 15 至 500μF 额定电压 : 500 至 1100 VC 偏差 : ± 5%, ± 10% 损耗因素 : 2 10-3 @100z 20±5 C 预期寿命 : 100,000 小时 @Un, 70