在當今電子技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，電源管理芯片作為各類(lèi)電子設備的核心部件，其性能與可靠性直接關(guān)系到整個(gè)系統的穩定運行。芯茂微作為開(kāi)關(guān)電源芯片的專(zhuān)業(yè)供應商，憑借其深厚的技術(shù)積累和創(chuàng )新能力，在BJT（雙極型晶體管）驅動(dòng)方案領(lǐng)域取得了顯著(zhù)成就，為電源管理芯片的可靠性提升提供了有力保障。

一、BJT驅動(dòng)方案的背景與挑戰

BJT作為一種傳統的半導體器件，因其獨特的電學(xué)特性，在電源管理領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。與MOSFET等其他類(lèi)型的半導體器件相比，BJT具有更高的電流驅動(dòng)能力、更低的導通電壓降以及更優(yōu)的開(kāi)關(guān)性能。然而，BJT也面臨著(zhù)一些挑戰，例如在高頻開(kāi)關(guān)應用中，其開(kāi)關(guān)損耗較大，容易導致器件發(fā)熱，進(jìn)而影響系統的穩定性和可靠性。此外，BJT的驅動(dòng)電路設計相對復雜，需要精確控制基極電流，以實(shí)現快速且穩定的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

二、芯茂微電子BJT驅動(dòng)方案

（一）BJT耐壓部分說(shuō)明

BJT的耐壓可以細分為以下指標，并且存在如下關(guān)系:Bvcez<BVceo<BVcer< BVces <BVcex<Bvcbo

LP3716XX系列采用我司自有專(zhuān)利，在內部B、E腳位之間始終有電阻連接，使BJT的耐壓特性BVcer越接近BVces=700V。改善功率 BJT耐壓特性的專(zhuān)利如下圖1所示

（二）芯茂BJT在開(kāi)啟、導通、關(guān)斷階段的獨特技術(shù)說(shuō)明

BJT開(kāi)啟階段

1.LP3716XX系列是基于DCM模式的PSR控制器,由于采用我司自有專(zhuān)利技術(shù),可以始終保證功率BJT在開(kāi)通瞬間，耐壓也可以維持比較高的Bvcer。

2.與此同時(shí),為了快速開(kāi)通功率BJT,LP3716XXX系列采用了自有專(zhuān)利的過(guò)驅動(dòng)設計(專(zhuān)利號:CN108462378B,CN112152429A);在開(kāi)通功率BJT的起始階段,會(huì )用一個(gè)比較大的過(guò)驅動(dòng)電流lbpk來(lái)快速打開(kāi)功率管。

BJT導通階段

1.功率BJT開(kāi)通后,功率管的導通損耗除了和系統設計的原邊峰值電流有關(guān)外,與自身的導通時(shí)刻VCE也強相關(guān)。

2.為了提高驅動(dòng)效率,如圖2所示,LP3716XX系列還采用了專(zhuān)利的斜波驅動(dòng):可以保證VCE的導通電壓基本維持在0.2V以?xún)?減小導通損耗。

3.功率BJT的hFE是正溫特性,當IC=0.7A左右的時(shí)候,高溫時(shí)會(huì )增加25%左右(如圖3所示),因此,溫度越高,同等驅動(dòng)電流(芯片驅動(dòng)電流接近零溫)情況下的VCE會(huì )越低,導通損耗越小。

BJT關(guān)斷階段

1.BJT關(guān)斷損耗集中在交越部分tc,并且估算出BJT的關(guān)斷損耗計算如下:

2.為了得到較低的關(guān)斷損耗,減少溫升,增加可靠性,從驅動(dòng)角度的優(yōu)化,就需要盡可能的減小交越時(shí)間tc。

3.如圖2所示,LP3716XX系列采用了兩項技術(shù)來(lái)減小此時(shí)間:1)斜波驅動(dòng)電流的峰值1B與原邊峰值電流IC成正比關(guān)系;2)采用預關(guān)斷技術(shù),提前將驅動(dòng)電流減小為IBHOLD,保證可以快速關(guān)斷;我司BJT在正偏/反偏下的安全工作區，可確保BJT不會(huì )損壞。

BJT正偏(飽和狀態(tài))下的安全區

1.圖4為某款13003和13005工作在飽和區的SOA圖。

2.結合上述的LP3716XX系列的功率管工作過(guò)程可以看到,在系統設計的整個(gè)開(kāi)關(guān)周期內,功率BJT都是在SOA的范圍并有足夠的margin，比如:

1)原邊峰值電流1C<1A;
2)原邊開(kāi)通時(shí)間TONP<20us;
3)開(kāi)通后的VCE<0.2V;

BJT反偏狀態(tài)下的安全區

1.圖5為某款13003和13005反偏狀態(tài)下的SOA圖。

2.基于LP3716XX系列的系統工作特點(diǎn),在關(guān)閉功率BJT的瞬間,Base電壓會(huì )VBASE很下拉到0V,而此時(shí)的Emitter電壓,由于原邊峰值電流緩慢下降,所以VCE>0V。對于此時(shí)的功率BJT,會(huì )有一個(gè)反偏電壓的存在,并且會(huì )有一個(gè)大約-1V逐漸變?yōu)?V的過(guò)程。

3.基于上面的系統工作周期的說(shuō)明,可以看到LP3716XX系列在此狀態(tài)下,也都在安全區內并有足夠的margin，比如:

1)原邊峰值電流1C<1Afor13005;
2)原邊吸收電路存在;

三、芯茂微電子BJT驅動(dòng)方案的可靠性驗證

（一）嚴格的測試流程

為了確保BJT驅動(dòng)方案的可靠性，芯茂微電子建立了一套嚴格的測試流程。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，對BJT驅動(dòng)芯片進(jìn)行了全方位的性能測試，包括靜態(tài)特性測試、動(dòng)態(tài)特性測試、開(kāi)關(guān)速度測試、耐壓測試等。通過(guò)這些測試，確保了BJT驅動(dòng)芯片在各種工作條件下都能穩定運行，滿(mǎn)足設計要求。此外，芯茂微電子還對BJT驅動(dòng)方案進(jìn)行了長(cháng)期的可靠性測試，包括高溫老化測試、低溫測試、濕度測試、機械振動(dòng)測試等。這些測試模擬了實(shí)際應用中可能出現的各種極端環(huán)境條件，驗證了BJT驅動(dòng)方案在長(cháng)期運行過(guò)程中的穩定性和可靠性。

（二）實(shí)際應用案例分析

芯茂微電子的BJT驅動(dòng)方案已經(jīng)在多個(gè)實(shí)際應用中得到了廣泛驗證。例如，在某款高功率密度的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品中，采用芯茂微電子的BJT驅動(dòng)方案后，電源的轉換效率提高了5%，同時(shí)系統的溫升降低了10℃。在另一款用于工業(yè)控制的電源模塊中，芯茂微電子的BJT驅動(dòng)方案成功解決了傳統方案中存在的電磁干擾問(wèn)題，使電源模塊能夠在強電磁干擾的工業(yè)環(huán)境中穩定運行。這些實(shí)際應用案例充分證明了芯茂微電子BJT驅動(dòng)方案的可靠性和優(yōu)越性。

四、芯茂微電子BJT驅動(dòng)方案的創(chuàng )新意義

芯茂微電子的BJT驅動(dòng)方案不僅在技術(shù)上取得了創(chuàng )新突破，還為電源管理芯片行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了深遠的影響。首先，該方案通過(guò)優(yōu)化的開(kāi)關(guān)控制策略、專(zhuān)利的過(guò)驅動(dòng)設計和獨特的斜率驅動(dòng)技術(shù)，有效提升了BJT的開(kāi)關(guān)性能和可靠性，為高頻開(kāi)關(guān)電源、高功率密度電源等高端電源應用提供了有力的技術(shù)支持。其次，芯茂微電子的BJT驅動(dòng)方案在設計過(guò)程中充分考慮了系統的電磁兼容性和熱管理問(wèn)題，為電源管理芯片的集成化、小型化發(fā)展提供了新的思路和方法。最后，芯茂微電子通過(guò)嚴格的測試流程和實(shí)際應用驗證，確保了BJT驅動(dòng)方案的高質(zhì)量和高可靠性，為電源管理芯片行業(yè)的標準化和規范化發(fā)展做出了重要貢獻。

五、展望未來(lái)

隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電源管理芯片的應用場(chǎng)景將越來(lái)越廣泛，對芯片的性能和可靠性要求也將越來(lái)越高。芯茂微電子將繼續致力于BJT驅動(dòng)方案的研發(fā)和創(chuàng )新，不斷優(yōu)化開(kāi)關(guān)控制策略，提升驅動(dòng)芯片的集成度和智能化水平。同時(shí)，芯茂微電子還將加強與國內外高校、科研機構的合作，積極開(kāi)展前沿技術(shù)研究，探索新的半導體材料和器件結構，為電源管理芯片的未來(lái)發(fā)展提供更多的技術(shù)儲備。我們有理由相信，在芯茂微電子等眾多企業(yè)的共同努力下，電源管理芯片行業(yè)將迎來(lái)更加美好的明天，為全球電子技術(shù)的發(fā)展做出更大的貢獻。

總之，芯茂微電子的BJT驅動(dòng)方案以其先進(jìn)的技術(shù)、嚴格的質(zhì)量控制和卓越的可靠性，在電源管理芯片領(lǐng)域樹(shù)立了新的標桿。通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)品優(yōu)化，芯茂微電子將為電源管理芯片的未來(lái)發(fā)展提供更多的可能性，為全球電子設備的穩定運行保駕護航。