文章概述晋城万能胶

本文简要讨论了小型、智能、电池供电型设备设计者所面临的挑战。然后说明如何使用Nexperia的小型封装 MOSFET 来解决这些挑战，展示这些器件的特及其在微型可穿戴设计中的适用。

诸如耳塞、智能手表、增强现实 (AR)/虚拟现实 (VR) 眼镜和助听器之类可穿戴设备正变得越来越小，越来越立。与此同时，这些应用需要的也越来越多，包括人工智能 (AI)。这些趋势给设计者带来了热管理问题。此外，为了获得良好的用户体验，需要长的电池续航时间，因此能设计是不可少的。平衡这种经常相互冲突的混设计要求，对设计者来说是种挑战，他们须重新思考元器件的选择，以便在大限度地减少电路板空间的同时，大限度地延长充电时间间隔。

为了帮助设计者克服挑战，市场上出现了具有“通”电阻非常低的的小型 MOSFET。这些器件还具有出的热率，以帮助控制散热。有些器件甚至嵌入了静电放电(ESD) 保护。

微型可穿戴设备设计的挑战

数字手表、耳塞和智能珠宝以及其他微型可穿戴设备给设计者带来了些挑战，特别是在尺寸、功耗和热管理面。为了吸引终用户，随着像人工智能这样的水平的提供，挑战只会越来越大。除了为微控制器、电池、蓝牙收发器、扬声器和显示电子装置寻找空间外，设计师现在须增加经处理能力。

随着的增加，需要的功耗小化法来延长电池续航。对电力消耗的控制包括关闭不使用的电路元件，但这些电路须准备好能在需要时迅速开。虽然开和关闭电源是有的，但它要求开关设备低通电阻，以减少功率损失和产生的热量。有管理任何产生的热量会因为这些设备的紧凑外形而变得复杂，因此使用率、低损耗元件就显得为重要。

凭借数十年在分立半体元件生产面的经验，Nexperia 已经能够缩小其 MOSFET 的尺寸，以满足其 DFN（扁平引线分立封装）系列中这些经常发生冲突的要求（图 1）。

图 1：图示为 Nexperia 系列采用 DFN 封装的 MOSFET 器件，尺寸和封装明显减少，低至 DFN0603。（图片来源：Nexperia）

DFN0603 的封装尺寸为 0.63 × 0.33 × 0.25 毫米 (mm)。与以前展示的型号相比，显著的变化是将度降至 0.25 mm——没有任何减少。此外，该器件的漏源通电阻 (RDS(on)) 比早期封装低了 74。

这新型扁平封装系列包括五个 MOSFET 器件，包括 N 沟道和P 沟道，额定漏源电压 (VDS) 为 20 至 60 伏。

除了因其较低的通电阻而实现了较低的功率耗散外，DFN0603 产品系列还表现出良好的热传，使得安装后器件能够保持较低的温度。

沟槽式MOSFET晋城万能胶

这种尺寸缩小以及 RDS(on)的降低是通过该器件的沟槽式 MOSFET 设计来实现的（图 2）。

图 2：剖面图显示了沟槽式 MOSFET 的结构，当器件处于开启状态时，电流在源和漏之间垂直流动。虚线表示通道区域。（图片来源：Art Pini）

与其他 MOSFET 样，沟槽式 MOSFET 单元也有漏、栅和源，但沟槽是垂直形成的，与栅槽平行，通过场应来实现。因此，电流的流动向是垂直的，从源到漏。与水平分布并占用大量表面积的平面装置相比，这种结构非常紧凑，允许在硅片上有非常多的相邻单元。所有的电池并联工作，以减少 RDS(on)的值，并增加漏电流。

Nexperia DFN0603 MOSFET 系列

Nexperia DFN0603 系列包括五个器件——四个 N 沟道 MOSFET 和个 P 沟道 MOSFET（图 3），VDS限制为 20 至 60 伏。所有这些都使用相同的物理封装，其总功率耗散限制为 300 毫瓦 (mW)。

图 3：显示的是用于移动和便携式应用的五个 DFN0603 低功耗 MOSFETS 的规格。（图片来源：Nexperia）

其中：

VDS= 大漏源电压，单位为伏特。

VGS= 大栅源电压，保温护角专用胶单位为伏特。

ID=大漏电流，单位为安培。

VGSth= 小和大的栅源阈值电压。这是在施加到栅和源两端所需的电压晋城万能胶，以开始开 MOSFET。小值和大值说明了工艺差异。

ESD = 千伏 (kV) 计的 ESD 保护等，如果包括 ESD。

RDS(on)= 所列门栅源电压下的漏源电阻，单位为毫欧 (mΩ)。

PMX100UNEZ和PMX100UNZ是类似的 20 伏 N 沟道 MOSFET。主要区别在于，PMX100UNEZ 的 ESD 保护达 2kV，而 PMX100UNZ 则没有。后者具有的大栅源电压。它们在 4.5 伏的栅源电压下实现了 130 mΩ 和 122 mΩ 的漏源电阻，大漏电流分别为 1.4 安培 (A) 和 1.3A。

PMX400UPZ是 P 沟道器件，大漏源电压为 20 伏。与 N 沟道器件相比，其大漏电流规格略低，为 0.9A，在栅源电压为 4.5 伏时，漏源电阻为 334 mΩ。

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N 沟道PMX300UNEZ的额定大漏源电压为 30 伏。由于所有 DFN0603 MOSFET 的大额定功率为 300 mW，增加漏源电压意味着大漏电流降低，在这种情况下为 0.82 安培。在栅源电压为 4.5 伏时，漏源电阻为 190 mΩ。

N 沟道PMX700ENZ的漏源电压，达 60 伏。大漏电流为 0.3A，其漏源电阻为 760 mΩ，栅源驱动电压为 4.5 伏。

除了大额定功率耗散为 300 mW 之外，所有 DFN0603 器件的工作温度范围为 -55˚C 至 +150˚C。

MOSFET电源和负载开关

微型可穿戴设备是常见的电池供电型设备。需要减少电力使用以确保实现长充电间隔，因此需要在不使用时开和关闭电路元件。这些开关在开启状态下需要低损耗，以确保低功率耗散，并在关闭状态下低漏电。负载开关可以用 MOSFET 作为开关器件来实现。通过向栅驱动电路施加适当的电压，它们很容易被控制。负载开关可以使用 P 沟道或 N 沟道 MOSFET 进行配置（图 4）。

图 4：位于电源和负载之间的压侧负载开关，可以用 P 沟道或 N 沟道 MOSFET 实现，使用适当的栅驱动信号。（图片来源：Nexperia）

如果使用 P 沟道 MOSFET，拉低栅将开开关并使电流流入负载。如果使用 N 沟道，电路则需要施加个于输入电压的电压，以使 MOSFET 通。如果没有压信号，可以采用充电泵来驱动 N 沟道栅。这增加了电路的复杂，但由于在定的尺寸下，N 沟道 MOSFET 的 RDS(on)比 P 沟道器件低，因此可能值得作出这样的折衷。另个选择是，使用 N 沟道 MOSFET 作为负载和地之间的低压侧开关，减少所需的栅电压。

论如何实现负载开关，MOSFET 上的压降都等于漏电流与 RDS(on)的乘积。功率损耗是漏电流的平与 RDS(on)的乘积。因此，工作在 0.7 A 大漏电流时，PMX100UNE 由于其 120 mΩ 的通道电阻，其功率损失仅为 58 mW。这就是为什么在便携式和可穿戴设备的设计中，实现尽可能低的 RDS(on)值如此重要的原因。低的功率损耗意味着低的温升和长的电池续航。

MOSFET 负载开关也可用于阻断在故障情况下可能出现的反向电流，如充电输入端短路。这是通过将两个 MOSFET 以相反式串联在起来实现的（图 5）。

图 5：图示是个使用共漏电路配置和 P 沟道 MOSFET 实现的反向电流保护负载开关。（图片来源：Nexperia）

负载开关中的反向电流保护也可以使用共源布局来实现。这种布局需要接入共源点，以便在开启后实现栅放电。

产品内应用

新兴可穿戴设备佳样板就是 AR 和 VR 眼镜。这些设备需要的组件，功率耗散要低和物理尺寸要小。它们使用很多 MOSFET 器件作为开关，并用于功率转换（图 6）。

图 6：MOSFET 在 AR/VR 眼镜设计中作为负载开关、升压转换器和电池开关发挥着关键作用（以橙块标记）。（图片来源：Nexperia）

此类可穿戴设备须在长的充电间隔和用户所期望的“永远在线”之间取得平衡。MOSFET 开关用于在不使用时关闭设备的部分电源。注意这些开关：这些形状是用MOSFET 实现的，用于连接和断开射频前端和扬声器。在电源控制面，MOSFET 则用作电池开关并连接到外部电源进行有线充电。它们还用于显示器的开关模式升压电源转换器。

结语

对于微型可穿戴设备和其他空间和功率受限型设备的设计者来说晋城万能胶，Nexperia DFN0603 封装 MOSFET 提供了实现下代设计所需的微型封装尺寸和佳 RDS(on)。它们是用作负载开关、电池开关和开关模式电源转换器的理想元件。