過去快充電源多圍繞 20V 輸出展開,但當 USB PD 3.1支持240W的功率傳輸,48V 輸出開始受到更多關注。
同樣功率下,輸出電壓提高后電流可以相應降低,線纜損耗、接口發熱以及后級供電壓力都更容易控制,因此在高功率適配器、桌充等應用中逐漸具備應用價值。
不過,輸出電壓提高之后,電源內部功率器件的選型也變得更關鍵。尤其是次級側同步整流、輸出保護以及后級轉換環節,MOSFET 需要同時兼顧耐壓余量、導通損耗、開關損耗和可靠性。
充電頭網了解到,無錫美偌科推出了一款 150V N 溝道功率 MOSFET——MIR15N7P4S1GC。該產品采用 PPAK 5×6 封裝,主打低導通電阻、高速開關和高可靠性,可用于 48V 輸出快充、通信電源 DC/DC、高頻同步整流等應用場景。
美偌科 MIR15N7P4S1GC
在 48V 輸出快充方案中,MOSFET 不只是完成導通和關斷,還需要面對開關尖峰、負載突變、熱插拔以及長時間高功率運行帶來的壓力。
相比低耐壓器件,150V 耐壓平臺能夠為 48V 輸出留出更充足的設計余量,也更適合高功率快充電源和高壓 DC/DC 場景。
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MIR15N7P4S1GC 是美偌科面向此類應用推出的 150V N 溝道功率 MOSFET。
該產品具備高速功率開關、低漏源導通電阻、增強型體二極管 dv/dt 能力以及增強雪崩耐量等特點,可應用于 SMPS 同步整流、硬開關和高速電路、通信 DC/DC 以及電機驅動等場景。
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從關鍵參數來看,美偌科 MIR15N7P4S1GC 具備 6.2mΩ 低導通電阻、30nC 總柵極電荷、6.7nC 米勒電荷同時兼顧了不錯的 SOA 能力,可在降低損耗、控制溫升的同時,為 48V 輸出快充在負載突變、插拔沖擊等復雜工況下提供更好的可靠性支撐。
低導通電阻,降低大電流損耗
該產品的漏源耐壓為 150V,典型導通電阻為 6.2mΩ,最大導通電阻為 7.4mΩ。在 TC=25℃ 條件下,其連續漏極電流為 102A,脈沖漏極電流可達 407A。
對于高功率快充電源來說,低導通電阻帶來的好處很直接。電流越大,MOSFET 導通損耗越明顯,器件溫升也更容易成為整機設計中的限制因素。
MIR15N7P4S1GC 通過低阻設計,可以降低大電流輸出下的損耗壓力,為小體積、高功率密度電源設計提供支撐。
低柵極電荷,適合高頻開關應用
除了導通損耗,開關損耗同樣是高功率快充電源需要重點控制的部分。MIR15N7P4S1GC 的總柵極電荷典型值為 30nC,米勒電荷典型值為 6.7nC。
較低的柵極電荷意味著驅動器在開關過程中需要搬運的電荷更少,有利于減輕驅動負擔并降低驅動損耗;較低的米勒電荷則有助于改善開關過程中的速度和穩定性。
對于追求高頻化、小型化的快充電源來說,這類參數會直接影響效率、溫升和 EMI 設計空間。
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這也使 MIR15N7P4S1GC 不僅適合 48V 輸出快充,也適用于通信電源 DC/DC、高速硬開關電路以及其他高密度電源模塊。
240W樣機測試,副邊同步整流應力留有余量
在實際應用測試中,MIR15N7P4S1GC 已被用于 240W 單 USB-C 48V/5A 快充樣機的副邊同步整流位置。該樣機輸出規格為 48V/5A,可對應 240W 高功率輸出場景,也與當前高壓快充的發展方向高度契合。
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從整機效率來看,搭載 MIR15N7P4S1GC 的 240W 快充樣機在 90VAC 輸入、48V/5A 滿載輸出時效率為 93.24%;在 115VAC 輸入下滿載效率為 94.28%;在 230VAC 輸入下滿載效率為 95.52%;在 264VAC 輸入下滿載效率達到 95.88%。
從實測結果來看,該方案在 240W 滿載輸出下效率還是很高的,也可以從側面反映出 MIR15N7P4S1GC 在 48V/5A 高功率快充應用中的低損耗和高效適配能力。
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從功率管應力測試來看,在 264VAC 輸入、48V/5A 滿載輸出條件下,副邊同步整流功率管測得漏源電壓 Vds 為 125V。
對于一顆 150V 耐壓 MOSFET 來說,該測試結果說明 MIR15N7P4S1GC 在 48V/5A 高功率輸出場景下仍具備一定電壓余量。
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此外,在 264VAC 輸入、開關機及切換負載等動態工況下,副邊同步整流功率管測得最大漏源峰值電壓 Vds_MAX 為 118V。
動態工況通常更容易產生電壓尖峰,這個結果也進一步體現出該器件在復雜工作狀態下的應力余量和可靠性基礎。
充電頭網總結
48V 輸出讓高功率快充有了更大的設計空間,但也把功率器件推到了更重要的位置。對于電源廠商來說,MOSFET 的耐壓、導通電阻、柵極電荷和可靠性,都會直接影響整機效率、溫升、體積以及長期穩定性。
美偌科 MIR15N7P4S1GC 采用 150V 耐壓平臺,具備低導通電阻、低柵極電荷、較高 SOA 能力以及增強雪崩耐量等特點,可滿足 48V 輸出快充、通信 DC/DC、高頻同步整流等應用對效率和可靠性的要求。
隨著高功率快充繼續向高壓化、高密度方向發展,這類 150V 低阻 MOSFET 也將為電源工程師提供更具競爭力的器件選擇。
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