< 引 言 >

隨著新能源汽車智能化進程加速，智能高邊開關憑借其智能化特性與全面的保護功能，在汽車市場廣泛應用。亞成微智能高邊開關系列產品順勢拓展，已成功落地商用車、乘用車及非道路工程機械領域的眾多客戶上車項目。

值得注意的是，部分客戶使用競品時遇到了一些異?，F象，本文將對競品異常現象展開深度剖析，并闡述亞成微產品的技術優勢。

1. 應用背景與異?，F象

(1) 測試條件：

·供電電壓：VS=24V；

·驅動信號：IN端輸入5V/500Hz、

占空比50%的PWM信號；

·負載狀態：OUT端空載。

(2) 異常現象：

現象一：OUT輸出不跟隨IN控制的現象。

VOUT下降起始點延遲，導致VOUT=24V的占空比升至60%，與IN端50%的設定占空比不匹配。

現象二：關斷總時間延長

VOUT下降沿平緩，開始關斷到完全關斷的總時長顯著增加，影響設備響應速度。

2. 異?，F象分析

注：以下分析涉及的 50nA、1.6V等參數為典型值舉例，不代表實際器件精確參數。

現象一：OUT輸出不跟隨IN控制

如下圖1-2所示，該現象的產生與IN端PWM頻率無關。之所以IN端在500Hz時VOUT=24V的占空比達到了60%，是因為該關斷延時平臺時間固定，約180us。在高頻驅動下，開關周期短，這段時間更加明顯。

關斷延時平臺的形成可通過以下三方面來解析：

1.空載狀態：OUT端空載時，功率MOS漏端電流ID會降至極低水平（僅50nA）。此時，柵源電壓VGS需放電至MOS管通斷閾值的最低點（Vth=1.6V），才能觸發MOS 管開始關斷。而在Vth＞1.6V時，現有電壓已能維持ID=50nA，VDS因此始終保持低值，即VOUT電壓保持穩定，MOS管就無法開始關斷。

2.正常帶載狀態：正常帶載時ID電流較大，IN端使能中斷、柵極開始放電后，VGS降至2~3V便不足以支撐當前大電流，VDS隨之增大，VOUT同步降低。

3.RC放電特性的影響：由于柵源之間存在寄生電容與電阻，VGS放電過程近似為RC回路放電。由于VGS降至1.6V的時長遠多于降至2~3V的時長，因此空載狀態下，從IN關斷到VOUT下降的平臺時間，比正常帶載狀態更長。

現象二：關斷總時間變長

VOUT下降沿緩慢的根源在于MOS管漏源間的寄生電容CDS（見圖4），其等效容值約為數百pF至數nF，且隨VDS增大而降低。當MOS管渡過關斷延時平臺、啟動關斷后，VOUT開始降低，同時為CDS充電。但由于OUT端處于空載狀態，充電電流僅能依賴內部寄生電路提供的微弱電流（50nA），充電速度慢，最終導致VOUT下降沿平緩、關斷總時間變長。

3.亞成微產品解決方案

在IN關斷至VOUT完全關斷的波形對比測試中，亞成微雙通道高邊開關系列產品優于競品：亞成微產品在柵源放電電路增加了專有設計，能夠在IN端關斷后更快釋放柵極電荷，可以有效降低負載電阻較大情況下的關斷延時。如圖5所示，亞成微產品關斷延時平臺時間僅為64us，而競品的時長在180us。

從上圖中還可以看到競品在使用10kΩ電阻接地關斷時依然存在平臺電壓，為消除該平臺需增大ID電流，令關斷MOS所需的VGS電壓變高，從而使得競品功率管在柵極殘余電荷釋放較緩的情況下，也能快速關斷。例如，在OUT端接入＜1kΩ的電阻負載，才能完全消除其延遲關斷的異常情況。

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關于亞成微

亞成微電子股份有限公司成立于2003年，專注于高速功率集成技術的研究與開發，是國內較早開展智能功率開關系列產品研究并實現產業化的高新技術企業，同時是全球領先、國內唯一具備自主研發包絡跟蹤電源芯片（ET）的企業。

基于“高速功率集成技術平臺”，亞成微開發并量產了射頻動態電源芯片（ET）、智能功率開關芯片、電源管理及驅動芯片、電源模組芯片、以及半導體分立器件五大產品線。致力于為客戶提供裝備用高功率密度供電以及智能配電解決方案。