低門限電壓延長電池壽命技術
閾值電壓(VGS(th))是用來描述需要多大電壓來使溝道導通的參數。VGS控制著飽和電流ID的大小,VGS增加會使常量ID變小,因此需要更小的VDS來達到曲線的拐點(圖2所示)。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/177891.htm
(圖中文字:在額定RDS(on)和1.5V電壓下,驅動電路不需要電平轉換電路就能導通MOSFET)
圖2: 不同柵極電壓下rDS(on) 與 Id的關系曲線 (資料來源: Vishay Siliconix)
可以通過采用低閾值電壓的晶體管來實現(xiàn)高速性能和低功耗工作。在信號路徑上使用低閾值功率MOSFET,可以降低供電電壓(VDD),從而在不影響性能的前提下減少開關功率耗散。這就是為什么,為滿足用戶在降低功耗、延長電池壽命方面與日俱增的需求,許多用于便攜式電子系統(tǒng)的ASIC采用1.5V左右的內核電壓進行工作。然而直到現(xiàn)在,由于缺少能在這樣低的電壓下導通的功率MSOFET,設計者如果不使用電平轉換電路,就難以發(fā)揮低于1.8V的電壓在降低功耗上的好處,而使用電平轉換電路會使電路變得更復雜,同時也會增加功耗。Vishay Siliconix在業(yè)界率先推出了一系列突破性的功率MOSFET,能保證在1.5V電壓下導通,從而解決了這個難題。
(圖中文字:在額定RDS(on)和1.5V電壓下,驅動電路不需要電平轉換電路就能導通MOSFET)
圖3,減小VGS(th)能夠讓驅動器用更低的輸出電壓使開關導通,減少所需的電平轉換電路
從以往的經驗來看,我們需要一個不低于1.8V的閾值電壓對所有功率MSOFE中閾值點的負溫度系數進行補償。如果器件工作在125℃的溫度下(這在便攜式應用是很可能出現(xiàn)的情況),現(xiàn)有的MOSFET設計不得不提高MOSFET的閾值電壓,防止MOSFET發(fā)生自導通,因為即便所施加的VGS為0V,低閾值電壓的MOSFET也可能發(fā)生自導通。
尤其是便攜式設備和手機對多媒體功能的要求是永無止境的。設計者要盡力提供更強的數據處理能力,同時盡量滿足下一代便攜式設備的特殊電源需求。不過毫無疑問的一點是,采用先進硅片工藝和封裝技術的功率MOSFET將能夠提供設計者所期望的電源效率、超小尺寸和低成本,把這些多媒體手機由設想變?yōu)楝F(xiàn)實。
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