谷峰电子MOSFET在65W及65W以内功率段的PD快充电源应用中该如何选型？

时间： 2024-08-24 来源：GOFORD官网

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USB PD全称为USB Power Delivery，是由USB-IF组织制定的一种快速充电协议，也是目前市场非常看好的一种协议，可以支持输出功率高达100W；Type-C是一种接口规范，能够支持传输更大的电流。USB PD应用市场不仅包含智能手机，平板电脑，笔记本电脑，游戏本，移动硬盘，数码相机，电动工具等传统领域，而且在未来的VR，智能家居等新兴领域也将有一席之地。多样化的应用场景带来了无限可能和商机。

目前市场上常见的PD快充有18W、25W、30W、45W、65W；输出电压有5V、9V、12V、15V、20V。（100W、120W也有一定的需求量，这个后面专门来介绍，此篇主要讲65W及65W以内功率段的，这个功率段的一般会用flyback拓扑来做，超过这个功率段的所用的拓扑结构不一样，MOS管选型将有很大的差异）。

首先，我们看下面PD快充原理图：

由上图可以看到：PD快充电源中有3个地方会用到MOSFET，红色箭头位置，初级主芯片PWM开关（Q1），次级同步整流管SR（U2），次级输出控制开关Vbus（Q3）。初级会用到高压MOS，次级用到低压MOS。我们分别来讲讲这三个地方所用MOS管应该注意哪些方面。

1、次级输出开关控制Vbus
该位置无开关频率，作用是控制输出端的通与断，对MOS管的要求是低导通内阻，小封装。P管和N管都会用到，用P管还是N管主要看协议芯片定义的是P管还是N管。导通内阻Rds_on一般在2mR-20mR，耐压Bvdss一般选取30V或者40V足够，常用的是30V。封装形式用DFN3*3，SOP-8，DFN5*6（相对较少，应用在输出电流较大的场合）。

这部分应用的常用料号如下表：

2、次级同步整流SR
该电路有很高的开关频率，一般是50-80KHz，高的甚至达到上百KHz的频率，峰值电流和电压都比较大，所以对MOS管有以下要求：1、低导通内阻；2、低结电容；3、较强的Eas能力。对于18W-30W快充，一般MOS管都是集成到同步整流芯片里面去的（苹果的快充都是选择外推的形式，这种形式对于可靠性和温升会更好）。30W-65W这个功率段，同步整流MOS一般会选择外推的形式来做。这块应用，对于MOS管可以从以下几个方面来选取：

A、耐压值的选取：

一般选取的规格有60V、80V、100V、120V以及150V，常用的是60V、100V、120V和150V。具体值是根据输出电压来决定的，比如说如果只有5V、9V档输出，一般情况下60V耐压值足够；如果输出电压包含12V、15V、20V,那至少选取100V以上耐压，这个都是根据实际的电路拓扑结构和输入电压范围得出的（输入电压范围，变压器漏感，匝比，工艺，电路拓扑，吸收电路，开关频率等都会影响到这个尖峰值）；

B、导通内阻选取：

一般会选择3mR-15mR不等，根据功率来分，18W-30W,一般内阻在9-12mR不等；30W-45W,一般内阻在6mR-10mR不等，45W以上，3mR-7mR不等。这里需要说明的是，不同的封装，同样的晶圆，所能支持的功率也不相同。就拿GT52N10这颗料来说，DFN5*6能够支持的功率在30W到45W，但TO-220封装的能支持的功率能达到65W（特殊要求除外，比如说结构很紧凑的）。当然，客户产品空间大小，散热条件等这些都会影响到内阻的选取。总而言之，内阻的选取是能效，温升，还有性价比的综合考量；

C、开启电压Vth选取：

理论上来讲，开启电压典型值在1.5-2V是比较理想的，是因为要考虑5V输出的时候要保证MOS管工作在饱和状态，而PD快充输出电压又会有5V输出。特别要强调的是，对于Vth开启电压这个参数，很多工程师都有一个误区，觉得只要给到的驱动电压达到规格书上标称那个值就可以了，实际上这是一个很大的错误。我们要从开启电压的定义来看就不难理解了：Vth指当DS通过250μA电流时，加在G、S两端的电压，这个值就是开启电压。也就是说此时MOS管的负载电流只有250μA，而实际应用情况是电流会远大于250μA，如果给的驱动电压不够，管子将处在放大状态，很容易导致热击穿。一般建议Vgs给的电压在典型值2.5倍以上，基本可以让管子处在开关状态。市面上我们也会看到很多在这块应用的MOS的开启电压典型值达到了3V，但也能使用，为什么？这个就是由同步整流驱动IC来决定的，高开启能不能用，取决于同步整流IC的驱动电压。

D、结电容的选取：

PD应用这块因为功率比较小，一般都是选择Flyback反激这种拓扑结构来做，工作频率在50-80K不等，频率不是很高，所以对结电容一般没有明确要求，当然，肯定不能太大。太大会增加开关损耗，那么电源的效率也会更低；结电容太小会影响EMI，所以需要折中考虑的，兼顾能效和EMI。同步整流MOS主要用到的封装形式有DFN5*6，SOP-8，TO-220，TO-252，TO-251等，不同的客户会选择不同的封装形式，并没有统一的，主要是看客户的产品的空间位置大小，价格等综合因素的考量。

同步整流应用常用料号如下表：

3、初级PWM开关管
PWM开关管的选取：高压MOS，一般会选择Coolmos电压有600V、650V、700V，主要是650V的。电流一般选取4A或者7A的，靠近100W的会选取11A的。电压的选取是要根据实际测试的效果来看，650V的居多，这个与变压器的设计有很大关系。电流的选取主要是看效率和温升的实际测试情况来做调整。例如以下Coolmos：

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目录- 公司简介分立器件（二极管/三极管/MOS管/稳压电路）智能仓储

型号- SK22L,US2DF,M7L,US1BF,MB10S,40N15,DS28W,MM1Z6V2L,B0530WS,BZT52B7V5,US2DL,US1BL,MB10F,SD103AW,75N03,MMBT2907A,SS120F,US3GF,MMBT4401,DFLT15A,MM1Z4V7L,110P03,40N03,MMBT4403,SS18F,US5KL,US3GL,120N06,SMAJ9.0A,DFLT5V0A,30P03,8089D,DS26W,2SC5785,BZT52B6V2,ISS355,US3DF,PXT2222A,DFLT14A,17P10,BZT52B6V8,SK12L,US2BL,US2BF,2SB1260,8N65,1117,2SB1132,SMAJ8.0A,MMBD4148A,DFLT6V0A,2SA812,BZT52C7V5S,BZT52C8V2S,2SC3356,BAV19WS,BZT52C6V8S,MMBD2835,2SC3357,DFLT13A,MM1Z5V6L,US1AL,IRLML5103,US1AF,KTC3875,BAS716,2SB1386,S15GL,IN4448W,MMBT5401,MM1Z5V1L,BZT52B9V1,15N10,DS24W,SS24,2SA1036,DFLT12A,2SA1037,S15AL,US3BF,BZT52C5V6S,IN4007L,BYG10D,BZX84C62,2SA1162,BAS40-04,BYG10M,110N20,BAS521,IN4007W,BYG10K,SS14F,BYG10J,SS112F,BZX84C68,BYG10G,MM1Z4V3L,40P03,IN4006W,SS14,MM1Z3V6L,LM358,DFLT11A,2120,40P04,US2AL,BZT52C6V2S,ISS184,BAT46WS,US2AF,ISS187,IN4006L,G1A,7800,G1B,G1D,G1G,SS210F,BAS416,BZT52B8V2,G1J,16P03,LM321,ESD12VD3,2SA1015,DFLT10A,IRLML6402,IRLML6401,DS22W,2SA733,ZVN3310F,S15DL,TL432,6601,B0540WS,TL431,SS54,SS16F,SS110F,ZXMP10A13,SS36,SS34,A733,NTR2101P,S15BL,TL431L,BYG10Y,US3AF,SD103BW,SI4466DY,2SB1188,AO8205,TL431D,DFLT7V0A,BAT720,88N06,MM1Z3V9L,BAS516,2SC4375,BO520LW,20N06,2N7002D,20N03,100N10,2N7002A,IN4148W,MM1Z9V1L,IN4003W,DS210W,BAV20WS,PXT3904A,BAS20H,DS32W,B5819W,AO8814,BZX84C9V1,AO8810,IN4004WS,100N03,2N7002M,2N7002K,100N06,US1JF,IN4003L,RS3AF,RC4558,IN4002W,IN4148WS,IN4148WT,20N15,BAT54S,BAS21C,8789D,BZT52C5V1S,2281,BAT54H,B5818W,AO8822,AO8820,BAS21A,BAT54C,BAT54A,US2MF,US1KF,2SC945,IN4002L,LM393,DS212W,US2JL,MBR220L,US2JF,IN4005W,BAS70-04,A03421,IN4448WS,120N85,AO4314,AO4435,BZT52C4V7S,IN4005WS,AO4312,IN4005L,KTA1504,RS2AL,50N03,50N06,DB105S,MMBTH10,RS2AF,BZT52C3V9S,ISS400,IN4004W,US1B,US1A,2N10,AO8804,US1J,A03415,IN4004L,US1G,SK340LFL,US1D,SS212F,DB106S,SS115F,US2KF,170N03,RS3BF,A03419,US1K,S8550,180N06,BSS1S8,2SD1766,BSS123,18N03,3400DS,BZT52C2V7S,BZX84C7V5,IN4006WS,AO4490,AO4492,8608,MM1Z15L,MM1Z27L,DB103S,5352,BSS138,5353,SK13L,US1GF,BZT52C18S,30N03,AO4260,DB104S,MM1Z16L,IN4001W,US1DF,3N10,S1A,DS220W,6211,S1B,MM1Z8V2L,S1D,B5817W,S1G,BZT52C4V3S,US4JL,BZT52C3V6S,S1K,AO9926,S1J,B772,BAT54WS,BZX84C8V2,MMBT2222A,2SD965,3N06,BAT54W,BAS21S,DMN10H220L,6206,DB101S,S8205A,8886,US2GF,2SC1815,US2GL,BAT20J,B2T52B4V7,HT71XX,DW01,MM1Z6V8L,S8205,MM1Z7V5L,DB102S,MM1Z18L,S8205B,MM1Z22L,4054,BO530W,KTC4374,4056,BAS16X,MM1Z10L,KTC4379,2SC1766,KTC4378,PXT8050,BZT52C39S,AO3407,AO3401,2N65,BAS70,79L05,AO4854,AO3403,BZT52C27S,AO3404,BZT52C15S,79L08,79L09,AO4850,B5819WS,79L06,AO3400,AO4852,BZT52C3V0S,BZX84C5V1,RS2GF,B2X84C6V2,RS2GL,8783,MM1Z11L,AO3416,79M15,79M12,AO3415,RS1DL,ES1JL,DMN10H750S,RS1DF,MM1Z24L,ABS10,MM1Z12L,S3AF,RS1GF,75XX,2SC1623,2SC2712,2SD1664,2SC2714,AO4838,AO4832,AO4953,IN5818W,MM1Z2V0L,ES1JF,BZX84C6V8,35P02,12P03,8789,150N03,BAT46W,SMAJ14A,RS1GL,MM1Z13L,ABS04,2SD1898,ABS02,BZT52C2V4S,79L12,ABS08,AO4606,ABS07,ABS06,79L15,AO4842,BZT52C16S,1SS358,D882,BAR43,AO4840,ZVP3310F,SMAJ15A,HT73XX,A42,BZT52C11S,2SC1201,2SD1007,2SC1203,MM1Z30L,2SD1005,MB2F,MMBT3904,MMBT3906,ES1GF,BZX84C3V9,AO4410,RS1AL,BZX84C3V6,BAT54,ESDBLC5V0D3,MB2S,BZX84C3V0,B2X84C4V7,ES1GL,MMBD914,SMAJ12A,RS1AF,BZT52C10S,8223,S3BF,BZT52C22S,2SC1797,DS310W,AO4308,MB1F,1SS181,IN5817W,IN4001WS,HTK254,AO4304,AO4306,BAS40,RS2BL,AO4302,MB1S,SMAJ5.0A,XC6219,SMAJ13A,RS3DF,RS2BF,4N65,SI2316,2SC1662,2SC1661,2SC1664,MM1Z20L,MB4F,SI2315,2SC2873,73XX,S1AF,SI2312,45P02,SI2310,KTC3265,BAV21WS,AO3423,S8050,BZT52C13S,BCX51,IN4003WS,MMBD4148,BZX84C4V3,BCX53,BCX55,ES1EF,BCX54,MB4S,ES1EL,B2X84C5V6,BCX56,60N02,BAV20W,BC869,RS3GF,XC6206,SMAJ10A,S9013,SI2307,S9014,S9015,SI2305,DS215W,MM1Z33L,BZT52C12S,SI2303,S3DF,SI2301,US1ML,S9012,SI2302,SI2300,AO4407,BZT52C36S,AO3435,BZT52C24S,IN4002WS,AO4405,AO4882,RS1BL,RS2DL,BZT52C2V0S,SS8550,ES1DF,US1MF,ES1DL,RS2DF,BAV21W,HT75XX,S9018,SMAJ11A,RS1BF,BZT52B3V6,MM1Z3V3L,ZVP2110,RS1MF,RS1ML,12N65,MB6F,BZT52B3V9,SMAJ440,BZT52B3V0,MB6S,SMAJ6.0A,ES1CF,02N10,DFLT8V0A,ES2EF,BC846,HM4057D,ES2EL,BC848,A92,BC847,ES1CL,SS22F,CXT5551,150N85,BAV16W,MMBTA44,BAV16WS,MMBTA42,4056M,S1BF,BZT52C30S,ES2DF,ES1BF,BC857,4056H,BC856,S3GF,BC858,ES2DL,ES1BL,2N7002,BZT52B2V7,ES1C,MB8F,7N15,ES1D,1SS190,2SC1585,ES1E,71XX,BZT52C33S,M1F,ES1G,130N04,ES1J,BZT52B2V4,SK110L,BZX84C2V7,MB8S,ES2CF,BZX84C2V4,BZX84C2V2,S3JF,ES1AF,BZX84C2V0,ES1AL,SS24F,ES2A,SS12F,ES2B,ES2CL,ES2C,M2F,BZT52C20S,2SC1213,90N08,MM1Z2V7L,S1DF,KTK5132U,ES2BF,MMBT5551,ES2BL,DMN10H700S,4054H,ES1A,ES1B,M3F,8N03,BAV19W,MM1Z2V2L,MMBTA94,MMBTA92,MBR0530,BZT52B5V6,RS2KF,78M12,AO4810,BZT52B5V1,AO4812,78M15,IN5711W,BZT52B27,BAS70WS,ES2AF,ES2AL,M4F,BC807,BZT52B20,B5817WS,ES2D,BZT52C9V1S,ES2E,ES2G,ES2J,B0520WS,RS2JF,AO4826,DFLT51A,AO4822,8N10,78M05,78M06,78M09,78M08,DFLT9V0A,BAV23,RS2JL,S1GF,BC817,SS8050,2SC4672,S3KF,BZT52B30,ESD3V3D3,M5F,RS2MF,MM1Z2V4L,RS1KF,BO540W,BZT52B4V3,10N65,SS210,DMP10H4D2S,78L12,78L15,B5818WS,79M08,MMBT56,79M05,79M09,HKT251,ESD5V0D3,RS1KL,DMN24H3D5L,M6F,M6L,12N10,RS1JF,BZT52B18,AO4803,25P03,7N65,MM1Z3V0L,78L06,80N06,BZT52B10,78L05,140N10,BZT52B11,78L08,BZT52B12,BZT52B13,SMAJ7.0A,78L09,80N03,80N04,

合科泰电子 - 选型指南 - 2021 EDITION 代理服务技术支持现货查询批量订货

GOFORD（谷峰）成立于2000年，20年来一直在半导体领域耕耘。是国内较早开始设计功率MOSFET的设计公司之一。在香港、深圳、无锡设立公司，并在美国、欧洲、俄罗斯和东南亚等20多个国家设有代表处、代理处。全球布局研发和销售网络。高可靠性和技术创新是GOFORD核心。

SJ MOS 碳化硅MOSFET 沟槽Mosfet 平面Mosfet N通道增强模式功率MOSFET

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时科SIC MOS和SGT MOS产品亮相德国慕尼黑，为行业注入创新动能

2024年11月12日，备受关注的慕尼黑国际电子元器件博览会（electronica）在德国慕尼黑展览中心拉开帷幕。作为全球领先的电子元器件展会，时科携带多款重磅SIC MOS和SGT MOS产品与技术亮相展会，展现了在人工智能自动化、电动交通、智能能源等多个领域的技术成果。

2024-11-15 - 原厂动态代理服务技术支持现货查询批量订货

深圳市诚芯微科技股份有限公司

型号- CX7538C,CX7538B,CX3075B,CX7538D,CX8871,CX4N65,CX20P02A,CX10N65,CX64XXBA,CX64XXBB,CX8835,4608,CX62XXBA,CX62XXBB,CX3318B,CX8830,CX7530C,4884,CX7509,3426B,CX010N06,CX7527C,CX63XXAA,CX2901A,CX63XXAB,CX61XXBB,CX63XXAC,CX6601Q,CX61XXBC,CX61XXBD,CX4040,CX7N65,CX2965C,CX8525,3622DE,CX8523,CX3075,CX8522,3401,3203,3400,CX010N10,CX3319B,CX61XXBA,CX3358,CX8528,CX2965AC,CX12N65,CX8571,CX8831C,CX7560,CX66XXAC,CX66XXAB,CX66XXAA,CX9428,CX8855,CX7509CD,CX3368,CX8853,CX8852,CX8576,CX3320,CX2919C,CX65XXAA,CX2919AC,CX65XXAB,CX1901A,CX65XXAC,CX7527,3419,CX6,CX7509D,CX2938AC,CX60R10G,4520,3426S,CX7509C,CX7172,CX3090,CX4060,CX8824,CX8836C,CX7536,CX607,CX8823,CX8822,3426,CX6系列,CX7530,CX8831AC,CX601,CX8829,CX8828,CX2006,4515,CX8825

2022/4/14 - 诚芯微 - 商品及供应商介绍代理服务技术支持现货查询批量订货

SLKOR（萨科微）专业从事功率元器件的设计、生产和销售。技术骨干来自Infineon英飞凌、三菱、IR、TI德州仪器、ONSEMI安森美等同行业技术领先企业，主要生产MOS场效应管、COOLMOS、电源管理IC、FRD、霍尔hall元件、SCR、IGBT单管、SiC元器件等。

SIC碳化硅器件高压MOS管中低压MOS管 COOLMOS 碳化硅场效应管碳化硅肖特基二极管场效应管 TVS瞬态抑制二极管 ESD防静电二极管超结场效应管 IGBT单管 IGBT/SIC模块二极管三极管肖特基二极管线性稳压器LDO 霍尔传感器开关二极管可控硅单向可控硅双向可控硅整流桥通用二极管 DC-DC电源芯片驱动IC IC集成电路快恢复二极管电池管理IC 光耦光电二极管运算放大器 RS232芯片达林顿管电压基准芯片开关电源芯片

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【视频】谷峰电子全系列PMOS，P12V到P250V，业界低内阻，高可靠性

GOFORD - 商品及供应商介绍代理服务技术支持现货查询批量订货

【应用】超级MOS可用于PD快充中，在EMI和效率上拥有出色的性能表现

随着人们生活节奏的加快，快充在充电领域中伴演着非常重要的角色。为了出门携带方便，充电器小型化是必然，提高充电器功率密度已成为重点研究课题。这样就需要提高功率器件的开关频率、使用新的半导体材料和生产工艺。比如超结MOS使用，使用GaN和SiC材料等。

2021-09-30 - 应用方案代理服务技术支持现货查询批量订货

亚成微电子股份有限公司ACDC电源管理方案

型号- RM341XSH,RM6163D,RM6717S,RM3413SH,RM671X系列,RMG65R380SN,RM6801X,RM3364S,RM3352S,RM6601SNX,RMA65R2K5SN,RMC65R380SN,RMG65R280SN,RM3368S,RM3365D,RM6801S,RM6514S,RM673XS,RM335X系列,RM671XS,RM6801X系列,RM3401SH,RMC65R650SN,RM3405SH,RM3353S,RM3430T,RM65R1K6SG,LM3290,RM3410T,RM4100,RM335X,QFE4100,RM65R1K6SD,RM6801SNX,RMG65R650SN,RM6601,RM671X,RMA65R1K0SN,HUSB339,RM6601SN,RM343X,RM3366D,RM6715S,RM3412SH,RM6601X,RM343XSH,RMC65R1K0SN,RMA65R1K6SN,RMG65R1K6SN,RM6601X系列,RM343X系列,RM6517D,RMG65R1K0SN,RM3100,RM442D2,RM6601系列,RMA65R650SN,RM50055,RM6601S,RMA65R380SN,RM6801SNX系列,RM65R2K5SD,RM6801SN,RMX65R950SN,SW3517,RMX65R600BN,RM3402SH,RMC65R280SN,QET6100,RM6601SNX系列,RM67XX系列,RM4141N,RM6710S,RM65R2K5SG,SW3516,RM50085,RMA65R280SN,RM3400T,RMG65R2K5SN,RM67XX

2021/6/1 - 亚成微电子 - 商品及供应商介绍代理服务技术支持现货查询批量订货

关于ARK（方舟微）产品在充电器上应用的说明

方舟微用于工控、汽车电子、物联网等领域的DMX(S)1072、DMX(S)4022E、DMZ1511E、DMD4523E等系列产品，以更优的特性代替传统电路中的JFET器件，特别适合对高电压、大电流电路的瞬态浪涌抑制、过压过流保护应用。产品满足宽温度范围、高防护等级、高抗振动性等要求，符合AEC-Q101标准，性能完全达到甚至超过国外同类产品.