開關管選擇方案

隨著便攜式電子產品的迅速發展，改善其電源管理性能已成為首要的任務。如何延長便攜式產品的電池工作時間是當今的設計人員面臨的最大問題之一。

早期的移動通信產品，其系統的工作時間不超過一小時，這使得它們在使用上缺乏吸引力，而現在的移動電話一般每隔一天才充一次電。這得益于兩方面：一方面電池的能量密度有了很大的提高；另一方面其元器件的功耗也在不斷降低。比較不同的組件及元器件，會發現簡單的開關管有可能導致不希望有的功率損耗或過高的成本。

為了降低電源管理開關管的成本，ON Semiconductor公司將其重點轉向低成本、低功耗的開關管。

一個例子是MBT35200，它是一款低價、低功耗的雙結型功率晶體管(BJT），由于其飽和管壓降低，所以功耗也相應減少。這種器件將優先代替更大功率的BJT或者MOSFET，從而降低成本，節省印刷電路板面積，并延長系統的工作時間。

需要MOSFET還是BJY？

移動電話中的主開關管目前普遍采用MOSFET。但是，隨著雙結型晶體管設計的不斷優化，開關管的選擇逐漸成為問題。在這一點上必須考慮幾個基本問題：MOSFET與BJT相比，通常存在以下優點：第一，它是用電壓來驅動，幾乎沒有什么損耗；第二，MOSFET的壓降（RDS(ON)*ID)很小，而BJT則需要用電流來驅動且壓降在300mV范圍內。MOSFET的主要缺點是由于制造掩模工序多而成本較高。

因此，MOSFET與BJT相比，其價格更貴。MOSFET也因取決于應用的技術缺點而受到損壞。

在移動電話中，電源電壓較低，難以驅動MOSFET，使它獲得數據手冊上所描述的RDS(ON)值（RDS(ON)值與驅動電壓有關，驅動電壓越高，RDS(ON)越低），因此不能達到期望的效率。此外，RDS(ON)值將隨溫度的升高而增加，從25℃升到125℃時其值可增加一倍。所有這些參數的影響必須考慮在內，而且要考慮性價比。

很顯然，標準的BJT不能滿足電源管理設計人員的期望，這是由于標準BJT的飽和管壓降過高。因此，為了接近理想開關的特性，BJT的飽和管壓降必須降到最低。

MBT35200采用特殊設計，與市場上的同類產品相比，它可以提供很低的飽和管壓降以及較高的電流。

典型應用

2A連續電流、5A峰值電流、耐壓35V的MBT35200特別針對移動電話主開關管的需要而設計。當然，這種開關管也能應用于其它場合，例如筆記本電腦、馬達控制、低壓降功率開關管以及尋呼機等。

如圖1a及圖1b所示，開關管的主要功能是控制從A流向B的電流，使用MOSFET或BJT都可以達到這一目的。在某些應用中，需要阻塞反向電流，以防止電流從B流向A。采用MOSFET時，若B電壓高于A，則電流會經MOSFET固有的體二極管從B流向A。為彌補這個缺點，需要增加一個低壓降二極管，以防止反向電流，例如肖特基二極管。

因此，總的壓降的計算公式為：

Vdrop=RDS(ON)*ID+Vf

式中RDS(ON)的值取決于所施加的VGS值，此外，還要考慮溫度對它的影響，Vf是肖特基二極管的正向壓降。

為降低總的壓降，可以將兩個MOSFET背對背串接在一起。這種方式效果很好，但提高了成本。

在采用低VCEsat的BJT的情況下，開關斷開時，Ic電流不會流向任何方向，其壓降為

Vdrop=VCEsat

從經濟角度來看，MOSFET與肖特基二極管的組合方案的成本比MBT35200高出兩倍多。此外，低VCEsat方案可以節省電路板空間，并且無需肖特基二極管。

對于給定的集電極電流Ic，基極電流越高，VCEsat越低。所以為了優化MBT35200的工作性能，需要在VCEsat和基極電流之間尋找一個折衷方案。

表1 MBT35200參數摘要

一方面基極電流應盡可能地提高，從而最大程度地降低VCEsat，另一方面基極電流應盡可能地降低，以延長電池的工作時間。

如果選擇hFE為100的管子，驅動電流是集電極電流的1%，因此限制了控制Ic電流吸收的能力。

MOSFET及BJT的主要優點及缺點已作了回顧。采用MOSFET的方案雖然簡單，但成本較高，而且會占用較大的電路板空間。相比之下，MBT35200具有既經濟又節省電路板空間的優點。