瑞森半导体MOS应用之高效多口USB充电器

随着身边的数码产品种类越来越丰富，充电需求正在日益增加，我们经常会发现手边的插线板不够用，或是电脑接口不够用，从而多口USB充电器这种高效的产品就诞生了。它具有多个USB接口，可以让我们为手机、平板、音箱等多个设备同时充电，从而节省了很多时间和资源。

今天就针对多口USB应用介绍一款4口5V 10A的高效方案。此方案在120V和230V AC输入时，平均效率均在89%以上。

方案主控制器UCC28730D工作于QR模式，以实现谷底开关降低开关损耗，辅以两颗瑞森高压超结MOS实现双管反激，超结MOS采用多次外延工艺制作，与Trench工艺相比，具有优异的抗EMI及抗浪涌能力，相对于普通平面工艺MOS，具有更低的导通电阻，利于降低导通损耗，同时具有极低的栅极电荷，提供更快的开关速度。另外双管反激同普通单管反激电路相比，双管反激将漏感产生的尖峰能量回馈到输入电容上，而单管反激则是通过RCD电路将漏感产生的能量消耗掉，以确保MOS的Vds在安全范围内，因此双管反激可以进一步提升电源效率。

附:瑞森部分600-650V系列，多层外延超结MOS产品选型表

为了提升电源效率，次级采用同步整流，同步整流控制器采用UCC24632DBV。对于低压输出5V的应用，输出电流大，若采用肖特基整流，肖特基上的的损耗占输入功率的9%左右，而采用同步整流可以提升电源效率5%左右。

瑞森半导体对功率MOSFET的技术进行了更新换代，低压MOS由Trench （沟槽型）MOSFET工艺更新成SGT（Shielded Gate Trench，屏蔽栅沟槽）MOSFET工艺如图1：

图1：Trench MOS和SGT MOS器件结构

主要用于中低压领域；平面型MOSFET；SJ-（超结）MOSFET，主要在高压领域应用。下面，就SGT MOSFET及其优势做进一步说明。

SGT工艺比普通沟槽工艺挖掘深度深3-5倍，在栅电极下方增加了一块多晶硅电极，即屏蔽电极或称耦合电极。屏蔽电极与源电极相连，即实现了屏蔽栅极与漂移区的作用，减小了米勒电容以及栅电荷，器件的开关速度得以加快，开关损耗低。同时又实现了电荷耦合效应，减小了漂移区临界电场强度，器件的导通电阻得以减小，导通损耗能够更低。与普通沟槽式MOSFET相比，SGT MOSFET的内阻要低2倍以上。例如相同的封装外形DFN5*6，采用SGT芯片技术，可以得到更低的导通电阻。

图2：Trench MOS和SGT MOS栅电荷对比

图3：Trench MOS和SGT MOS的特征电阻对比

MOSFET通过SGT技术减小寄生电容及导通电阻，从而提升芯片性能，减小芯片面积，与普通的沟槽型MOSFET相比在同一功耗下芯片面积减少超过４成。SGT技术独特的器件结构和掩膜版图设计提升了产品的耐用度和减少了芯片面积，其独特的工艺流程设计则减少了工艺步骤和掩膜版的数量，从而减低了MOSFET的生产成本，使MOSFET产品极具性价比，更有竞争力。

采用SGT技术制造的MOSFET，与普通的沟槽型MOSFET和平面MOSFET相比，在功率密度上占有很大的优势。由于SGT MOSFET具有较深的沟槽深度，可以利用更多的晶硅体积来吸收EAS能量，所以SGT在雪崩时可以做得更好，更能承受雪崩击穿和浪涌电流。

随着手机快充、电动汽车、无刷电机和移动储能的兴起，中低压MOSFET的需求越来越大，中低压功率器件开始蓬勃发展，因其巨大的市场份额，国内外许多厂商在相应的新技术研发上不断加大投入。而SGT MOSFET作为中低压MOSFET的代表，被作为开关器件广泛应用于手机快充、电机驱动及电源管理系统，是核心功率关键部件。

图4：应用于同步整流SGT MOS

瑞森半导体的中低压SGT系列产品以先进的生产工艺，优异的性能，良好的口碑，获得众多客户的信赖与支持，瑞森半导体将不断升级和研发产品，持续保持产品性能优势，提升产品在各大领域的应用。

附:瑞森部分SGT MOSFET产品选型表

瑞森半导体

REASUNOS，瑞森半导体是一家致力于功率半导体器件的研发、销售、技术支持与服务为一体的国家高新技术企业，研发团队成员主要来自行业顶尖技术精英和知名院校。现有产品线包括电源管理IC、硅基功率器件、硅基静电保护器件以及碳化硅基功率器件（碳化硅二极管和碳化硅MOS）。经过数年的技术积累和市场开拓，瑞森半导体已经成为全球开关电源、绿色照明、电机驱动、数码家电、安防工程、光伏逆变、5G基站电源、新能源汽车充电桩等行业的长期合作伙伴。