Лучший выбор для современного пауэрбанка - транзистор VBQA1401 от VBSemi

Несмотря на то, что в настоящее время разработчики мобильных устройств стремятся к максимальной энергоэффективности своей продукции, спрос на внешние аккумуляторы (пауэрбанки) продолжает расти. При этом современный рынок предъявляет высокие требования не только к емкости внутренней батареи, но и к габаритам устройства, его эффективности, а также к наличию такой полезной функции, как быстрая зарядка. Для соблюдения всех этих параметров разработчику приходится тщательно подходить к выбору элементной базы силового тракта, в частности использовать элементы с наименьшими потерями и минимальными габаритами. Новый транзистор VBQA1401 производства китайской компании VBsemi (WeiBi) соответствует обоим критериям и прекрасно подходит для применения во внешних аккумуляторах.

Современный пауэрбанк, помимо самой внутренней батареи, включает в себя достаточно большое количество электронных узлов.

DC/DC-преобразователь

В процессе зарядки внешнего аккумулятора энергия от источника питания накапливается во внутренней батарее благодаря контроллеру заряда. При подключении нагрузки накопленная энергия передается в нее через контроллер разряда. В качестве коммутирующего элемента в данных узлах обычно используются полевые транзисторы, отключающие внутреннюю батарею при полном ее заряде или недопустимом разряде. Фактически в обычном режиме работы оба этих ключа постоянно замкнуты, и внутреннее сопротивление их открытого канала R_DS(ON) напрямую влияет на потери в устройстве. А поскольку зарядный и (особенно) разрядный токи могут достигать значительных величин, в контроллеры заряда и разряда стараются устанавливать транзисторы с минимально возможным значением R_DS(ON).

VBQA1401 – это мощный N-канальный полевой транзистор 40 В, 100 А, выполненный по технологии Trench. По сравнению с традиционной планарной технологией применение Trench позволяет значительно уменьшить сопротивление открытого канала ключа, улучшить его динамические характеристики, а также обеспечить бо́льшую устойчивость к лавинному пробою. Основные параметры транзистора VBQA1401 приведены в таблице (T_J = 25°С, если не сказано иное).

Основные характеристики транзистора VBQA1401

Как следует из таблицы, транзистор VBQA1401 имеет ультрамалое сопротивление открытого канала, что делает его крайне привлекательным для применения в контроллерах заряда и разряда внешних аккумуляторов. Малое значение R_DS(ON) значительно снижает потери в процессе зарядки/разрядки внутренней батареи и повышает эффективность всего устройства. Кроме того, транзисторы VBQA1401 могут применяться и в узлах DC/DC-преобразователей, если будут учтены особенности их динамических характеристик.

Данные узлы формируют зарядное напряжение на внутренней батарее, а также выходное напряжение устройства, и силовые элементы здесь работают в импульсном, а не в «постоянном» режиме, как в контроллерах заряда и разряда. В связи с этим к статическим потерям на ключах, обусловленным наличием внутреннего сопротивления R_DS(ON), добавятся динамические, вызванные ненулевым временем включения/выключения транзистора. Для их снижения необходимо как можно быстрее перезаряжать затвор ключа, поэтому в DC/DC-преобразователях беспечно использовать элементы с ультрамалым сопротивлением не следует. Дело в том, что такие ключи имеют увеличенный заряд затвора, и может оказаться, что при использовании бюджетных драйверов динамические потери перекроют эффект от снижения потерь статических.

Однако данный факт вовсе не означает, что транзистор VBQA1401 не может быть использован в DC/DC-преобразователях. Для этого нужно лишь подобрать микросхему драйвера с подходящим выходным током. При этом следует помнить, что рассматриваемый ключ выполнен по технологии Trench и имеет улучшенные динамические характеристики, поэтому для управления им требуется меньшая мощность, что в большинстве случаев позволяет обойтись драйверами среднего ценового сегмента.

Современные внешние аккумуляторы могут выдавать на выходе +5…+20 В, что предъявляет сравнительно высокие требования к предельно допустимому значению напряжения «сток-исток» ключей, установленных в выходном DC/DC-преобразователе. Транзистор VBQA1401 может работать при V_DS = 40 В, то есть при его использовании будет обеспечен достаточный запас по напряжению. Кроме того, возможность работы с токами до 100 А позволяет применять VBQA1401 при разработке пауэрбанков, имеющих большую выходную мощность и поддерживающих технологию быстрой зарядки. При этом следует помнить, что хотя пороговое напряжение включения рассматриваемого транзистора в худшем случае составляет +2,2 В, действительно эффективно пропускать через себя большие токи он способен лишь при V_GS > 4,5 В, поскольку только в этом случае сопротивление его канала приближается к табличным значениям.

В состав транзистора VBQA1401 входит встроенный мощный быстродействующий диод, позволяющий эффективно подавлять выбросы напряжения, возникающие при импульсной работе DC/DC-преобразователя. Помимо этого, рассматриваемый ключ имеет довольно широкий диапазон допустимого напряжения затвора (V_GS = –16…+20 В), что также обеспечивает надежную работу транзистора при возникновении паразитных всплесков на затворе. Технология Trench, используемая при изготовлении VBQA1401, повышает его устойчивость к лавинному пробою, позволяя устройству стабильно работать даже при частых циклах заряда/разряда. Широкий диапазон рабочих температур (T_J = –55…150°С) позволяет применять VBQA1401 во внешних аккумуляторах, которые эксплуатируются в жестких условиях окружающей среды.

Транзистор VBQA1401 выпускается в компактном корпусе DFN8 (5X6), размер которого составляет всего 5х6 мм.

Данный корпус имеет большую контактную площадку, которая дает возможность эффективно отводить тепло от перехода, снижая его температуру и обеспечивая стабильную работу внешнего аккумулятора при высоких нагрузках. Благодаря компактным размерам транзистор VBQA1401 можно использовать в устройствах, для которых одним из требований является максимальная миниатюризация.

Вся линейка продукции VBsemi представлена в каталоге ЮниРЭК: 

На дополнительные вопросы ответят специалисты ЮниРЭК:

ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, ЗАКАЗ ОБРАЗЦОВ, УСЛОВИЯ ПОСТАВКИ. ПОДБОР АНАЛОГОВ

или свяжитесь с нами: info@unirec.ru; 8 (800) 511-65-20