江西萨瑞微电子荣获2025年第一批次“数智工厂”企业称号

发布时间：2025-03-20 14:15
作者：AMEYA360
来源：江西萨瑞微
阅读量：246

　　江西省工业和信息化厅正式公布2025年第一批次“数智工厂”企业名单，江西萨瑞微电子技术有限公司凭借在半导体集成电路领域的数字化创新与智能制造实力，成功入选。

江西萨瑞微电子荣获2025年第一批次“数智工厂”企业称号

　　“数智工厂”是数字化转型与智能制造的重要标志，代表着企业在生产、管理、服务等各个环节实现了数据驱动和智能化升级。

　　作为一家专注于微电子技术的企业，萨瑞微电子始终致力于创新和技术研发，推动行业的数字化发展。

　　本次获奖，标志着我们在智能制造领域迈出了坚实的一步。


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　　01AI服务器电源的核心挑战与技术需求　　超高功率密度：单机架功率已从传统服务器的数千瓦提升至数十千瓦(如英伟达DGX-2需10kW，未来GB300芯片预计达1.4kW单芯片功耗)，要求电源方案在有限空间内实现高效能量转换。　　高频化与高效率：单个 GPU 的功耗将呈指数级增长，到 2030 年将达到约 2000 W，而 AI 服务器机架的峰值将达到惊人的 >300 kW。这些要求对数据中心机架的 AC 和 DC 配电系统进行新的架构更改，重点是减少从电网到核心的转换和配电功率损耗。为降低损耗并适配GPU/TPU的高频运算，电源转换频率逐步提升至MHz级，同时需将转换效率从传统的96%提升至98%以上，以减少散热成本与碳排放。　　高压化与稳定性：输入电压向800V DC-HVDC(高压直流)演进，输出电压则需精准降至芯片级所需的0.8V-12V，要求器件具备宽电压范围适应性与低噪声特性。　　02PSU的拓扑图及演变　　图 2(a)显示了开放计算项目 (OCP) 机架电源架构的示例图。每个电源架由三相输入供电并容纳多个 PSU;每个 PSU 由单相输入供电。机架向母线输出直流电压(例如 50 V)，母线还连接到 IT 和电池架。　　AI 趋势要求 PSU 进行功率演进，如图 2(b)所示。让我们通过实施拓扑和设备技术建议的示例来介绍这些 PSU 的每一个代。　　AI 服务器机架 PSU 的趋势和功率演进　　第一代 AI PSU 高效电能转换基石　　在第一代 AI PSU(2010-2018 年)的硅基架构框架下，实现5.5-8kW 功率、50V 输出、277V 单相输入　　当前的AI服务器PSU大多遵循ORv3-HPR标准[9]。相较于先前的ORv3 3 kW标准[9]，该标准的大部分要求(包括输入和输出电压以及效率)保持不变，但增加了与AI服务器需求相关的更新，例如，更高的功率和峰值功率要求(稍后详述)。此外，由于与BBU架的通信方式有所调整，输出电压的调节范围变得更窄。　　尽管每个电源架都通过三相输入(400-480 Vac L-L)供电(见图2)，但每台PSU的输入仍为单相(230-277 Vac)。图3展示了符合ORv3-HPR标准的第一代PSU的部署示例：PFC级可以采用两个交错的图腾柱拓扑结构，其中，650V CoolSiC™ MOSFET用于快臂开关，600V CoolMOS™ SJ MOSFET用于慢臂开关。DC-DC级可以选用650V CoolGaN™晶体管的全桥LLC，次级全桥整流器和ORing则使用80V OptiMOS™ Power MOSFET。　　推荐使用萨瑞微电子800V-1000V整流桥　　第二代AI PSU：增加线路电压　　如上所述，随着机架功率增加到300kW以上，电源架的功率密度变得至关重要。因此，下一代PSU的设计方向是，在单相架构中实现8kW至12kW的输出功率。随着每个机架的功率增加，数据中心中的机架数量在某些情况下，可能会受配电电流额定值和损耗的约束。因此，为了降低交流配电的电流和损耗，部分数据中心可能会将机架的交流配电电压从400/480V提高到600Vac L–L(三相)，同时将PSU的输入电压从230/277Vac 提高到347Vac(单相)。　　对于DC-DC级来说，三相LLC拓扑结构是一种理想选择，其中，750V CoolSiC™ MOSFET用于初级侧开关，80V OptiMOS™ 5 Power MOSFET用于次级全桥整流器和ORing。由于增加了第三个半桥开关臂，该解决方案能够提供更高的功率，有效降低输出电流的纹波，并通过三个开关半桥之间的固有耦合实现自动电流分配。　　推荐使用萨瑞微高频开关　　高频开关(500V硅基MOS推荐)　　高频开关(650V硅基MOS推荐)　　硅基MOSFET： 500V/650V硅基MOS：采用沟槽式结构，适用于中低频(<500kHz)、中等功率场景，如辅助电源或低压侧开关，导通电阻低至30mΩ以下，支持快速开关响应。　　高频开关(600V超结MOS推荐)　　高频开关(650V超结MOS推荐)　　超结MOSFET(600V/650V/800V)：通过电荷平衡技术突破硅基材料限制，实现高耐压与低导通电阻的平衡(如650V型号Rds(on)≤15mΩ)，适用于1MHz以上高频场合，可显著减小磁性元件体积，提升功率密度。　　碳化硅MOSFET(650V/1200V/1700V)： 针对800V高压输入与超高频率(>2MHz)场景，碳化硅器件展现出无可替代的优势：　　材料特性：禁带宽度是硅的3倍，支持更高结温(175℃)与耐压，开关损耗降低70%以上，适用于全碳化硅LLC拓扑，转换效率可达98.5%。　　第三代AI PSU：三相架构与400V配电　　为了进一步提高机架功率，第三代 AI PSU 将采用更具颠覆性的机架架构，如下所示：　　1PSU输入：从单相转为三相，以提高功率密度，并降低成本　　2电源架PSU输出电压：从50V提升到400V，以降低母线电流、损耗和成本　　三相输入和 400 V 输出 PSU 的示例实现，其中包含推荐的设备和技术。PFC 级是 Vienna 转换器，这是三相 PFC 应用的流行拓扑。它的主要优势在于，由于其分离总线电压，它允许使用 650 V 设备，使用两倍数量的背对背 CoolSiC MOSFET 650 V 和 CoolSiC 1200 V 二极管。由于 PFC 输出是分离电容器，因此每个电容器电压为 430 V，并向全桥 LLC 转换器供电，初级和次级侧均配备 CoolGaN 晶体管 650 V。两个 LLC 级在初级侧串联，在次级侧并联，以向 400 V 母线供电。　　或者，两个背靠背的 CoolSiC MOSFET 650 V 可以用 CoolGaN 双向开关 (BDS) 650 V 代替，后者是真正的常闭单片双向开关。这意味着单个 CoolGaN BDS 可以取代四个分立电源开关，以获得相同的 RDS(on)，因为它在 RDS(on)/mm2 方面具有高效的芯片尺寸利用率。　　在DC-DC变换器的次级整流中，同步整流MOS管替代传统二极管，消除肖特基势垒电压，大幅降低导通损耗：　　产品特性：低栅极电荷(Qg<10nC)与极低导通电阻(如40V耐压型号Rds(on)≤5mΩ)，支持全负载范围高效运行。内置体二极管反向恢复电荷(Qrr)极低，减少振荡与EMI干扰，适配高频同步整流控制方案。　　技术优势：配合驱动电路实现ZVS(零电压开关)或ZCS(零电流开关)，在10kW以上功率模块中，可将整流效率从95%提升至99%以上。　　WBG 对 AI PSU 的好处　　宽带隙 (WBG) 半导体(例如 CoolGaN)成为 AI PSU 的最佳选择，因为它们在更高的开关频率下提供最佳效率，从而实现更高功率密度的转换器，而不会影响转换效率。　　除了 AI PSU 的标称功率显著上升外，GPU 还会吸收更高的峰值功率并产生高负载瞬变。因此，DC-DC 级输出必须足够动态，而电压过冲和下冲必须保持在规定的限值内。可以通过提高开关频率来增加 DC-DC 级输出动态，从而增加控制环路带宽。　　CoolGaN 器件因其卓越的 FoM 和 Si、SiC 和 GaN 器件中最低的开关损耗而轻松满足了更高开关频率的要求。尤其是在软开关 LLC 转换器中，CoolGaN 具有最低的输出电容电荷 (Qoss)，这对于更轻松地实现 ZVS(零电压开关)起着至关重要的作用。随后，这有助于更精确地设置死区时间，从而消除不必要的死区时间传导损耗。　　辅助电源LDO推荐　　辅助电源LDO：为服务器监控芯片、传感器等提供稳定低压供电(如3.3V/5V)，萨瑞微电子的LDO系列具备低静态电流(<1μA)、高PSRR(电源抑制比)与快速瞬态响应，确保核心器件在复杂电源环境下稳定运行。　　负载开关MOS管推荐　　负载开关MOS管：用于电源系统的通断控制与负载隔离，支持大电流(10A-50A)快速切换，内置过流/过热保护，避免浪涌电流对后级电路的冲击，提升系统安全性。　　结论　　与AI算力共成长，定义电源新高度 在AI服务器向更高功率、更高效率演进的征程中，电源系统的每一次优化都依赖于器件级的技术突破。萨瑞微电子以“全电压覆盖、全技术兼容、全流程可控”的产品矩阵，为AI服务器电源提供了从输入整流到精准供电的完整解决方案，助力客户在算力竞赛中抢占先机。
2025-04-03 14:50 阅读量：187
江西萨瑞微：AI服务器产品静电浪涌防护方案，筑牢AI服务器安全防线
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江西萨瑞微：AI服务器产品静电浪涌防护方案，筑牢AI服务器安全防线

　　随着人工智能(AI)技术的快速发展，AI服务器作为支撑AI计算的核心设备，其稳定性和可靠性至关重要。然而，静电放电(ESD)和浪涌问题一直是电子设备面临的重大挑战之一。静电和浪涌不仅可能损坏服务器内部的精密元器件，还可能导致数据丢失或系统崩溃，严重影响AI应用的正常运行。　　江西萨瑞微电子凭借多年在静电防护领域的技术积累，推出了一套针对AI服务器产品的全面静电防护方案，涵盖Type-C、USB、SATA、HDMI、VGA、DP、RJ45、键盘接口、RS232、ANT、KY按键、MIC、音频电路以及CPU/GPU电源MOS等多个关键接口和模块的防护需求。　　一、高速接口防护方案　　Type-C端口静电浪涌防护方案　　AI 服务器的 Type-C 端口常用于高速数据传输，如连接外部存储设备、GPU 加速卡等。静电浪涌可能会干扰信号传输，导致数据丢包、错误等问题。因此，防护方案不能对高速信号产生额外的衰减或干扰，要保证数据传输的准确性和稳定性。　　Type-C 端口静电浪涌防护方案采用了如 SES2411P4 这款 TVS 二极管，保护VBUS电源，配合多种 ESD 保护二极管，保护信号线能承受 IEC 61000 - 4 - 2 标准下 ±10KV(Air)、±6KV(Contact)的静电冲击，以及 IEC 61000 - 4 - 5 标准下 VBUS IN ±300V(1.2/50μs & 8/20μs)的浪涌电压，确保数据传输稳定，设备接口安全。　　Type-C雷电口静电浪涌防护方案　　Thunderbolt™(雷电)接口作为高性能Type-C协议的扩展，支持40Gbps超高速数据传输、8K视频输出及100W PD快充，但其高集成度与高带宽特性对静电放电(ESD)和浪涌极为敏感。　　江西萨瑞微电子针对雷电口特性，推出SES2411P4、SEU0501PSS、SEU0101PSS、SEU3364PCS 等核心器件，实现从电源到信号的全链路保护，满足IEC 61000-4-2/4-5最高防护等级。　　USB 3.0/3.1接口静电浪涌防护方案　　USB 接口作为使用最频繁的接口之一，插拔与静电问题频发。萨瑞微USB2.0、USB3.0 接口分别提供了适配的 ESD 防护方案。　　在 USB3.0 接口防护中，SEU0544PCS 等器件大展身手，以低电容特性保障高速数据传输不受影响，同时有效抵御 ±15KV(Air)、±8KV(Contact)的静电干扰。　　二、数据存储与显示接口防护方案　　SATA接口静电浪涌防护方案　　SATA 接口广泛应用于各类存储设备连接，如硬盘、光驱等。在设备使用过程中，静电浪涌可能通过接口进入设备内部，造成芯片损坏、数据丢失等严重问题。因此，对 SATA 接口进行有效的静电浪涌防护至关重要。　　从方案图中可知，萨瑞微电子选用四通道小封装、导通电压精度高、响应速度快、钳位电压低、超低结电容TVS二极管阵列/ESD二极管做防护，保障SATA接口免受浪涌电流影响的同时，防止SATA接口遭到ESD静电破坏，确保传输数据的稳定性和完整性。同时，在不影响数据传输的前提条件下，能够满足静电放电防护需求，让后端电路得到全面有效的保护。　　HDMI静电防护方案　　HDMI(高清多媒体接口)作为热插拔端口，在连接设备时易受静电放电(ESD)的瞬时冲击，导致内部芯片损坏。其高速数据传输特性(如HDMI 2.1支持48Gbps速率)对信号完整性要求极高。　　我们为HDMI 接口提供了三种ESD静电防护器件，专为保护该接口的高速差分线路而设计，型号分别为SEU0544PCS、SEU0544PCS、SEU3344PCS。　　其中SEU0544PCS、SEU0544PCS结电容仅有0.25pF，可对单路高速数据线进行静电防护，可以使用2颗ULC0514P10来保护四个Lane通道。它的工作电压为 5 V，最小击穿电压为 5V，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±15kV(空气)和 ±8kV(接触)下提供瞬变保护。　　时钟和数据通道的防护采用了集成多路ESD静电二极管SEU0544PCS，可同时保护HDMI的全通道引脚免受静电放电(ESD)和低等级浪涌事件的冲击与干扰。它的工作电压为 5 V，结电容仅有0.25pF，符合IEC 61000-4-2 (ESD) 规范，在 ±15kV(空气)和 ±8kV(接触)下提供瞬变保护。　　VGA静电防护方案　　VGA接口共有15针孔，分成3排，每排5个孔，除了2根NC(Not Connect)信号、3根显示数据总线和5个GND信号，其他较为重要的是3根RGB(红绿蓝)彩色分量信号及2根扫描同步信号HSYNC和VSYNC针。　　从方案图中可知，萨瑞微电子选用集成多路、SOT23-6L小封装、导通电压精度高、响应速度快、钳位电压低、低结电容ESD二极管SEH0504S2做防护，保护VGA接口免遭ESD静电放电破坏的同时，确保传输数据的稳定性和完整性。同时，在不影响数据传输的前提条件下，能够满足IEC 61000-4-2 Level 4的ESD静电防护需求，让后端电路得到全面有效的保护。　　DP接口静电浪涌防护方案　　DP(DisplayPort)接口广泛应用于电脑、显示器、显卡等设备间的高清视频与音频传输。在实际使用场景中，如插拔 DP 线缆、设备处于复杂电磁环境，或者受到周边大功率设备的电气干扰时，都极易产生静电浪涌。　　静电浪涌瞬间释放的高电压和大电流，可能击穿 DP 接口芯片内部的精密半导体结构，造成芯片永久性损坏;也可能干扰高速差分信号传输，导致图像出现花屏、黑屏、闪烁，音频出现杂音、中断等问题，严重影响设备的正常运行和用户体验。因此，对 DP 接口实施有效的静电浪涌防护至关重要，这不仅能保障设备稳定运行，还能延长设备的使用寿命，提升产品的市场竞争力。　　三、高速接口防护方案　　RJ45网口静电浪涌防护方案　　IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问控制的内容。以太网是目前应用最普遍的局域网技术。以太网口，即我们平时所见的RJ45水晶头接口，根据网速分类，可分为：百兆(100M)、千兆(1000M)、2.5G、5G、万兆(10G)等。　　从方案图可知，以太网口第一级防护萨瑞微电子技术推荐选用TSS：P0640SB、P3100SB，将浪涌电流泄放到大地，或在放电管电极之内的惰性气体电光弧以热量形式消除。中间充分利用网络变压器的电感特性，起到去藕和隔离作用。第二级防护选用ESD静电保护二极管SEU0521PSS，能够将残留的频率成分浪涌吸收，并且在IPP下钳位电压降到7V左右(@IP=1A)，确保以太网芯片处于安全保护状态。　　键盘接口静电防护方案　　PS/2接口包含CLK(时钟)和DATA(数据)两条信号线，每条线需单独配置ESD保护二极管，形成对地保护路径。　　推荐采用分立式ESD器件(如每信号线1颗SEL0501P1)，或选用集成多通道的TVS阵列以简化设计。　　PS/2接口为双向通信协议(时钟线与数据线)，需选择双向ESD器件以覆盖正负电压冲击。萨瑞微的SEL0501系列支持双向保护，且低漏电流(0.1μA)可避免信号干扰。　　RS232接口静电浪涌防护方案　　RS-232标准被定义为一种在低速率、近距离串行通讯的单端标准。RS-232 采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。RS-232 通讯的最大传输距离在不增加缓冲器的情况下只可以达到15米。　　RS-232 的电气标准：电平为逻辑“0”时：+3V～+15V;电平为逻辑“1”时：-3V～-15V。　　萨瑞微SEH1501D3有低电容、快速响应、高浪涌耐受能力，小封装等优点：SEH1501D3 的低电容特性对 RS232 接口的高速信号传输影响极小，确保数据的准确和稳定传输。能在纳秒级时间内响应静电和浪涌冲击，迅速将过电压箝位到安全水平，有效保护接口芯片。可承受高达数千伏的静电放电和高能量浪涌，满足 AI 服务器在复杂电磁环境下的防护需求。小尺寸封装：适合在 AI 服务器紧凑的 PCB 布局中使用，不占用过多空间。　　ANT静电防护方案　　ANT 接口常用于低功耗、短距离无线通信领域，ANT 接口极易受到静电放电(ESD)影响，可能导致通信中断、数据错误或硬件损坏。　　江西萨瑞微的 SEU0501PSS、SEU0501P1、SEU0521P1S 具备卓越的静电防护能力，可有效保护 ANT 接口。　　KY按键接口静电浪涌防护方案　　KY 按键接口用于用户输入指令。在使用中，按键频繁被操作，人体接触按键时极易产生静电放电(ESD)现象，这些静电能量若直接进入设备内部电路，可能干扰微控制器的正常工作，甚至损坏芯片。江西萨瑞微的 SEL0501P1 凭借其独特的性能优势，能够有效解决 KY 按键接口的静电防护难题。　　将 SEL0501P1 的一端连接到 KY 按键的信号输出引脚， 尽可能靠近 KY 按键的信号输出引脚放置，缩短信号传输路径，减少寄生电感和电容的影响。另一端接地，当有静电电荷通过按键引入时，SEL0501P1 会迅速响应，将静电能量引导至地，避免静电对按键接口芯片或微控制器造成损害。　　四、电源与核心模块防护方案　　CPU/GPU电源MOS防护方案　　功率器件：服务器的 “动力心脏” 保障，在服务器的 “动力心脏”——CPU/GPU 电源部分，萨瑞微电子的 MOS 管发挥着关键作用。　　以 SG50N03PSK、SG33N03PSK 等为代表的 MOS 管，拥有低导通电阻和高电流承载能力。比如 SG50N03PSK，在 PDFN5*6 - 8L 封装下，能承受 30V 的 VDS 电压，导通电阻低至 5.00mΩ ，可通过 60A 的电流，确保 CPU/GPU 在高负载运行时，电源供应稳定、高效，降低功耗，提升服务器整体性能。　　五、音频/MIC接口防护方案　　MIC静电防护方案　　将 SEL0501P1 的一端连接到 MIC 的信号输出引脚，另一端接地。当有静电电荷通过 MIC 引入时，SEL0501P1 会迅速响应，将静电能量引导至地，防止静电对 MIC 后端的音频处理电路造成损害。例如，在一个简单的录音设备中，MIC 的输出引脚直接连接 SEL0501P1 的信号引脚，SEL0501P1 的接地引脚可靠接地，这样就为 MIC 提供了基本的静电防护。　　考虑到 MIC 输出的音频信号通常为差分信号(如在一些高端音频设备中)，可以在 MIC 的正、负差分信号输出引脚与地之间分别连接一个 SEL0501P1，对差分信号进行全面的静电防护，确保音频信号的完整性和稳定性。　　音频电路方案　　在AI服务器切换不同音频输入源的情况下，可利用 SR2N7002K 构建多路音频信号切换电路。将多个音频输入信号分别通过各自的限流电阻连接到多个 SR2N7002K 的源极，所有 SR2N7002K 的源极连接在一起并通过一个耦合电容连接到音频输出端。通过控制 SR2N7002K 栅极的电平信号，实现对不同音频输入源的切换。当某个 SR2N7002K 的栅极为高电平时，该管导通，对应的音频输入信号被切换到输出端，而其他 SR2N7002K 处于截止状态，其对应的音频信号被阻断。　　由于 SR2N7002K 具有高开关速度的特性，能够实现音频信号的快速切换，避免在切换过程中出现音频卡顿或噪声。同时，为了防止切换过程中产生的电磁干扰对音频信号造成影响，在每个音频输入信号的限流电阻与 SR2N7002K 源极之间，以及输出耦合电容之前，分别加入一个小容量的滤波电容(如 0.1μF)，用于滤除高频干扰信号，保证音频信号的纯净度。　　结论　　江西萨瑞微电子深耕静电防护领域十余年，为AI服务器量身定制的全场景防护方案，已成功应用于超算中心、智算集群等高端场景。
2025-03-20 14:19 阅读量：235
江西萨瑞微电子助力智能生活：电源适配器产品应用方案
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江西萨瑞微电子助力智能生活：电源适配器产品应用方案

　　一、电源适配器产品的应用方案　　800V-1000V整流桥　　电源适配器是一种将交流电(AC)转换为直流电(DC)的电子设备，用于为低电压电子设备供电或充电。它通常由插头、变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成，常见于手机充电器、笔记本电脑电源、路由器等设备中。       在电源适配器设计中，整流桥作为交流转直流的核心器件，其耐压能力、效率及可靠性直接影响系统性能。尤其在输入电压波动大、功率密度要求高的场景中，800V-1000V高耐压整流桥成为关键选择。　　痛点：市电输入波动大，需高可靠性整流方案。　　方案：采用萨瑞微电子ABS208(0.8A/1000V)，VF仅1.1V@0.4A，降低功耗;ABS封装节省布局空间，通过2×过压测试，故障率下降80%。　　5G基站1kW电源整流优化　　技术亮点：萨瑞微电子GBU1010整流桥(10A/1000V)搭配AHB架构，浪涌电流220A，效率提升至93%，支持-55℃~150℃宽温运行。　　超薄手机快充适配器　　成果：萨瑞微电子ABS208(2A/800V)贴片整流桥，厚度1.4mm，助力65W GaN快充体积缩小40%，空载功耗<75mW。　　二极管推荐　　在电源适配器中，二极管作为基础但关键的元器件，承担着整流、续流、稳压、保护等多重功能。其性能直接影响电源效率、可靠性及成本。　　65W氮化镓快充适配器　　次级侧采用萨瑞微电子RS2MB肖特基二极管(5A/40V，VF=0.5V)，结合GaN主控芯片，整机效率达94%，体积缩小40%。　　工业级24V/10A电源模块　　PFC级使用萨瑞微电子RS5MB快恢复二极管(8A/600V，trr=35ns)，效率提升至96%，通过-40℃~85℃高低温测试。　　医疗隔离电源漏电流优化　　技术亮点：萨瑞微电子1N4148WS双二极管(100V/200mA)构建全波整流，漏电流<0.5μA。　　高频开关MOS推荐　　电源适配器的核心开关器件直接影响效率、功率密度与可靠性。随着第三代半导体技术的普及，MOS管从传统硅基器件向超结(SJ)MOS、碳化硅(SiC)MOS演进，形成多层次技术方案。　　1、高频开关650V硅基MOS：消费电子的性价比之选　　快充适配器(20-65W)　　反激拓扑主开关管，搭配同步整流控制器(如MP6907)，效率达90%以上58。　　典型型号：萨瑞微电子SP4N65T5(650V/5A)，适配24W-36W设计，兼容PD/QC快充协议。　　2、超结MOS(600V/650V/800V)：中高功率适配器的效率升级　　中大功率适配器(60-200W)　　600V SJ-MOS：适用于输入电压稳定的场景(如48W适配器)，典型型号萨瑞微电子SJ5K6N65T5(650V/8A)，效率达93%。　　800V SJ-MOS：用于电网波动大的地区(如东南亚)，搭配主动PFC电路，支持1kW输出。　　采用双管正激拓扑，800V SJ-MOS(如萨瑞微电子SJ1K5N80T7)实现低导通损耗，温升<50℃　　3、碳化硅(SiC)MOS：高频高压场景的革命性突破　　650V SiC MOS：高频高效快充与服务器电源　　氮化镓(GaN)+SiC组合：65W快充适配器中，SiC MOS作为同步整流管，效率突破95%，体积缩小40%。典型型号：萨瑞微电子SC600N065T5(650V/60mΩ)，支持500kHz开关频率。　　1200V/1700V SiC MOS：新能源与工业高端应用　　光伏逆变器：1200V SiC MOS用于DC-AC级，效率>98%，功率密度提升3倍。　　电动汽车充电桩：1700V SiC模块支持350kW超充，温升较硅基IGBT降低40%。　　从650V硅基MOS到1700V SiC器件，电源适配器的开关方案需根据功率、效率、成本多维平衡。超结MOS在中高功率场景性价比突出，而SiC MOS正重塑高端市场格局。精准选型与驱动设计，是释放器件潜力的关键。　　同步整流MOS管推荐　　消费电子快充适配器(65W GaN方案)　　需求：小型化、高效率(>95%)、兼容USB PD 3.1。　　次级侧采用萨瑞微电子SG80N06PS肖特基MOS管(4A/60V，Rds(on)=8mΩ)，搭配GaN主控芯片。　　驱动电路集成负压关断功能，开关频率500kHz，整机效率达94%。　　辅助电源LDO推荐　　在电源适配器中，LDO可以用作辅助电源，为控制电路、指示灯、传感器等提供稳定的低电压供电。例如，在一个AC/DC适配器中，可以使用LDO将主输出的较高电压(如5V或12V)转换为3.3V或1.8V，以供给微控制器或其他数字电路。　　LDO适合用于低功耗设备的供电，其输出电流通常在几十毫安到几百毫安之间。对于一些低功耗应用(如传感器或RF模块)，LDO可以有效地提供所需的电源。　　苹果 iPhone 充电适配器　　苹果 iPhone 充电适配器采用了先进的负载开关 MOS 管技术。在充电过程中，通过 MOS 管精确控制充电电流和电压，实现了安全、高效的充电。例如，在 iPhone 支持的快速充电模式下，MOS 管能够快速响应并稳定输出大电流，同时保证充电过程的安全性。　　当检测到充电异常(如过流、过压)时，MOS 管会迅速关断，保护手机电池和内部电路。此外，苹果还通过优化 MOS 管的控制算法，提高了充电效率，减少了充电过程中的能量损耗。　　戴尔笔记本电脑电源适配器　　戴尔笔记本电脑电源适配器使用负载开关 MOS 管来实现电源的智能控制。当笔记本电脑处于不同的工作状态(如开机、睡眠、关机)时，MOS 管能够根据系统的控制信号准确地导通或关断，实现了电源的高效管理。　　小米智能摄像头电源适配器　　小米智能摄像头电源适配器运用负载开关 MOS 管实现了远程控制开关功能。用户可以通过小米智能家居 APP 远程打开或关闭摄像头的电源，方便快捷。　　在保护措施方面，电源适配器具备过流、过压和过温保护功能。当摄像头出现异常情况时，MOS 管会自动切断电源，确保设备的安全运行。此外，小米还采用了低功耗的 MOS 管，降低了摄像头在待机状态下的功耗。　　结论　　电源适配器的选型与设计需综合考虑效率、成本及场景化需求。通过精准的驱动优化与可靠性设计，可显著提升电源适配器性能，满足从消费电子到工业设备的多维需求。
2025-03-20 10:40 阅读量：231
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江西萨瑞微电子：入门开关电源必备：功率开关管指南

　　开关电源是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的核心部件是功率开关管，是一个至关重要的组件。它负责控制电流的导通和截止，实现电能的转换和调节。　　在众多功率开关管中，MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)因其优异的性能而被广泛应用。本文将详细介绍 MOSFET 的工作原理、特性、选型以及在开关电源中的应用。　　MOSFET的工作原理　　MOSFET 是一种电压控制型器件，通过栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。它主要由栅极(G)、漏极(D)和源极(S)三个电极组成，其中栅极与源极之间由一层绝缘层隔开。　　当栅极电压为零时，MOSFET 处于截止状态，漏极和源极之间没有电流流过。当栅极电压超过一定阈值时，绝缘层下方会形成一个导电沟道，使得漏极和源极之间导通，电流可以流过 MOSFET。通过控制栅极电压的大小，可以调节导电沟道的宽度，从而控制漏极电流的大小。　　功率MOSFET的内部结构与电气符号如图下所示。图(a)给出的是具有双扩散结构的垂直沟道 MOSFET示意图，这也是最成功的产品设计之一。MOSFET 的电气符号如图(b)所示，其极性有N沟道和P沟道两种，其中N沟道功率MOSFET应用最多、功率 MOSFET的内部结构使其寄生了一个一极管，称之为体二极管。这个二极管具有和MOSFET相同的工作频率，可以作为高频整流管来使用。现今的同步整流技术就利用了这个体二极管。正常工作时、体二极管处于反向截止状态，不影响MOSFET的开/关操作。　　功率 MOSFET是增强型MOSFET，对于N沟道MOSFET，UGS施加正极性电压，产生漏极电流;对于P沟道MOSFET，UGS需要施加负极性电压才会产生极电流。　　功率MOSFET属于电压控制型半导体元件，当UGS施加一定的电压时，在源极和漏之间会形成较大的电流，这就是功率MOSFET的放大效应。下面以N沟道功率MSFET为例、介绍其工作原理。　　功率 MOSFET属于电压控制型半导体元件　　功率MOSFET的工作原理与特性曲线如图下所示。其中图(a)为工作原理，图(b)为转移特性曲线，图(c)为输出特性曲线。如图(a)所示，功率MOSFET工作时，需要施加正极性的UGS和UDS，只要在栅极施加一定的电压，就会在漏极产生较大的电流ID。由于MOSFET的输入阻抗很高，栅极电流极小，因此极电流ID与源极电流IS相等，通常将流过源极的电流也称为漏极电流ID，并以此来计算电路参数。　　功率MOSFET的栅极对源极电压(简称栅-源电压)UGS与漏极电流ID的关系曲线图(b)所示，该曲线称为MOSFET的转移特性。可以看出，当UGS从(0~UGSth)变时，漏极电流 ID始终为零、功率MOSFET 处于截止(关断)状态;当UGS大于 UGSth以后，随着UGS的增加漏极电流ID开始迅速增大，功率MOSFET处于导通状态。功率UGSth是功率MOSFET导通与关断的切换点电压，该电压叫做开启电压或值电压。MOSFET的开启电压通常在2~4V之间。　　功率 MOSFET的输出特性曲线如图 (c)所示，图中描述了栅-源电压 UGS、漏极电流ID与漏极对源极电压(简称漏-源电压)UDS之间的关系曲线。输出特性曲线可分为截止区、饱和区和电阻区三个区域。当UGS小于开启电压UGsth的时候，MOSFET处于截止区(关断状态)，此时漏极电流很小，并且不随UDS的大小变化，该电流被称为漏电流，通常用IDSS来表示。开关电源的功率开关管关断时就处于截止区。在电路分析计算时，可以认为漏电流为零。　　随着UGS升高，功率MOSFET开始产生更大漏极电流，进入导通状态。此时，如果较大，MOSFET将工作在图(c)所示饱和区。在饱和区的时候，漏极电流只与UGS大小有关，而与UDS大小无关。也就是说，此时极漏电流ID处于恒定电流状态，因此,饱和区也称为恒流区。　　功率 MOSFET的饱和区和双极型晶体管的放大区特性基本相同。如图(c)所示，通常用漏极电流ID的变化量ΔID与栅-源电压UGS的变化量ΔUGS的比值，来描述MOSFET的放大能力，称为正向跨导，常用gfs来表示。漏极电流ID越大的功率MOSFET，其正向跨导值gfs也越大。　　功率MOSFET进入导通状态时，如果漏-源电压UDS较低，MOSFET将处于电阻区如图(c)所示，该区域位于UDS=UGS-UGS(th)边界线的左侧。在该区域 MOSFET的漏极与源极之间呈现为固定电阻，该电阻被称为导通电阻，常用RDS(ON)来表示。如果漏-源电压UDS为零，则无论栅-源电压UGS为多少，漏极电流ID也会变为零。RDS(ON)的阻值与UGS的大小有关，因此该区域也称为可变电阻区或欧姆区。开关电源的功率开关管导通时就处在该区域。因此，即使漏极电流ID很大，也可通过选择较低RDS(ON)的功率MOSFET，来保持较低的导通损耗。　　功率MOSFET的使用注意事项　　(1)关于漏极电压　　在开关电源中，选择功率MOSFET时，首先要考虑击穿电压。由于MOSFET不存在二次击穿现象，电压余量可以选小一些，通常按MOSFET的击穿电压UDSS为功率开关管承受最大电压的1.2~1.4倍即可。　　(2)关于漏极电流　　由于多数功率MOSFET的最大漏极电流IDM为额定漏极电流ID的3~4倍，因此，电流余量也可以选小一些，通常选择MOSFET漏极电流ID为功率开关管的最大极电流的1.5~2倍即可。　　需要说明:功率MOSFET参数表中给出的额定漏极电流ID，通常是在其外壳温度T为25℃时的参数值。当MOSFET外壳温度升高的时候，其额定漏极电流ID将会下降。图给出了IRF840的漏极电流和外壳温度的关系曲线。可以看出，T为25℃时，ID为8A;当T为75℃时，ID下降为6A;当T为100℃时，ID下降为5A。这表明当功率MOSFET工作在高温环境时，应该选择额定漏极电流ID更大MOSFET，以便满足高温时的漏极工作电流要求。　　(3)关于导通电阻　　通常额定漏极电流ID较小的 MOSFET，其导通电阻RDS(ON),较大。在漏极电流较大的时候，功率开关管的导通损耗也会较大，为了降低导通损耗，应该选择导通电阻RDS(ON)较小的功率MOSFET。　　此外，导通电阻RDS(ON)还会随着漏极电流ID的增加而变大。图给出了IRF840的导通电阻和漏极电流的关系曲线。可以看出，当ID为5A时，RDS(ON)不到0.7Ω，当ID为10A时，RDS(ON)大约0.8Ω;当ID为20A时、RDS(ON)将达到1.2Ω 左右。　　(4)关于栅极电压　　前文说过，RDS(ON)的阻值与UGS的大小有关。但是，当UGS大到一定程度(一般为10V以上)，RDS(ON)的阻值基本不再变化。图也给出了UGS为10V和20V时RDS(oN)的阻值曲线，可以看出其差异不大。因此，功率MOSFET驱动电路的输出电压应该大于10V，通常选择为12~15V。　　(5)关于输入电容　　虽然功率MOSFET的输入阻抗很高，但其栅极G与源极S之间存在较大的输入电容。根据生产厂家和制造工艺的不同，输入电容C的容量差异也较大。为了提高开关速度，减小驱动电路的负载，应选择输入电容C较小的功率MOSFET。　　此外，为了提高开关速度，需要给输入电容快速的充放电，这就要求驱动电路能够提供很大的峰值电流，该电流通常可达1~2A，但持续时间通常不到100ns。这也说明，虽然功率MOSFET驱动电路的功耗很小，但仍然需要输出很大的峰值电流。　　(6)关于管壳温度　　和双极型晶体管一样。当功率MOSFET的管壳温度升高时，最大允许电流及功耗会明显下降。同时，高温也会使导通电阻RDS(ON)的增大，产生更大的导通损耗。因此，许多厂家在其器件参数表中直接给出了T为100℃时允许的漏极电流值或者给出了高温降额曲线。读者一定要根据功率开关管的实际工作温度来修正最大允许漏极电流ID的参数值。　　MOSFET 在开关电源中的应用　　MOSFET 在开关电源中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：　　1. 主开关管：在正激、反激、半桥、全桥等拓扑结构的开关电源中，MOSFET 作为主开关管，控制电能的转换。　　2. 同步整流管：在一些高效率的开关电源中，采用同步整流技术，用 MOSFET 代替二极管作为整流管，以降低整流损耗，提高效率。　　3. 辅助开关管：在一些开关电源中，需要使用辅助开关管来实现软开关、同步整流等功能。　　4. 保护电路：MOSFET 可以用于过流保护、过压保护等保护电路中，当出现异常情况时，及时切断电路，保护开关电源和负载。　　MOSFET 的驱动电路　　MOSFET 的驱动电路是开关电源中的重要组成部分，它负责将控制信号转换为合适的栅极电压，以控制 MOSFET 的导通和截止。驱动电路的设计需要考虑以下几个因素：　　1. 驱动能力：驱动电路需要提供足够的驱动电流，以确保 MOSFET 能够快速导通和截止。　　2. 栅极电：驱动电路需要提供合适的栅极电压，以保证 MOSFET 能够可靠地导通和截止。　　3. 隔离要求：在一些应用中，需要将驱动电路与控制电路进行隔离，以提高系统的安全性和可靠性。　　4. 保护功能：驱动电路需要具备过流保护、短路保护等功能，以保护 MOSFET 和驱动电路本身。　　结论　　MOSFET 作为开关电源中的关键组件，其性能直接影响到开关电源的效率、可靠性和成本。在设计开关电源时，需要根据具体的应用要求，选择合适的 MOSFET，并设计合理的驱动电路和散热方案。通过对 MOSFET 的深入了解和合理应用，可以设计出高性能、高效率的开关电源。
2024-12-17 15:06 阅读量：398
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