Nexperia | 了解RET的开关特性

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KRAKEN001|  楼主 | 2023-3-10 18:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
可通过基极电流开启或关闭双极结型晶体管(BJT)。但是,由于基极-发射极二极管两端的压降在很大程度上取决于温度,因而在许多应用中,需要一个串联电阻将基极电流保持在所需水平,从而确保BJT稳定安全地工作。阅读本文,了解如何使用RET来应对标准BJT的温度依赖性。

为了减少元器件数量、简化电路板设计,配电阻晶体管将一个或两个双极性晶体管与偏置电阻组合在一起,集成在同一个晶片上。替代方案包括在基极-发射极路径上并联第二个集成电阻,以创建用于设置基极电压的分压器。这可以提供更精细的微调和更好的关断特性。由于这些内部电阻的容差高于外部电阻,因而 RET 适合晶体管在打开或关断状态下工作的开关应用。因此,RET 有时被称为数字晶体管。本文讨论了在开关应用中使用RET进行设计时的一些关键操作参数。


△ 配电阻晶体管(RET)
电压和电流(VI)参数
IC/IIN 是指RET的电流增益 hFE,其中的IIN包括基极电流和流经 R2 的电流(IR2 = VBE/R2)。因此,hFE 比 RET 小,后者只有一个串联基极电阻R1。因为输入电流从基极分流,所以 R2 值越低,hFE 值就越小。从表1可看出这一点。VCEsat 是 RET 开关处于导通状态时集电极-发射极的残余电压。
测量 hFE 的测试条件是施加 0.5 mA 的基极电流和 10 mA 的集电极电流。Vi(off)是 RET 器件关闭时的输入电压。在这种情况下,集电极泄漏电流为 100µA,集电极-发射极电压(VCE)为 5 V。表中提供的 V(Ioff)max 较低值是 RET 驱动级的最大允许输出电平。该条件必须要满足,以确保 RET 在关断状态下可以安全运行。当测试处于导通状态的 RET 时,VI(on)min 是最关键的参数。用于驱动 RET 的电路必须能够提供该电压电平,以确保安全开启。导通状态是指集电极-发射极电压为 0.3 V 时,集电极电流为 10 mA 的状态。RET 数据手册中规定的 VI 额定值仅针对这些测试条件有效。RET 需通过更大的基极驱动电压 VI(on)来获得更大的开关电流。图2 显示了 RET 晶体管的电压-电流(VI)开关特性。
VI < VI(off)max:所有RET器件均保证处于关断状态
Vi < Vi(off)typ:典型RET处于关断状态
Vi < Vi(off)typ:典型RET处于导通状态
VI > VI(on)min:所有RET器件均保证处于导通状态


表 1 显示了导通和关断状态的输入电压对 Nexperia NHDTC 系列 RET 中的电阻分压器配置的依赖性。在 VI(off)条件下,会有一个微小的基极电流流过晶体管(约0.3 µA)。关闭 RET 所需的电压典型值与电阻比 R1/R2 有关。当晶体管关闭时,可以通过 R2 或基极-发射极二极管两端的压降目标来计算此值。对于 NHDTC 系列,该电压大约为 580 mV。因此,电阻比为 1 时的 VI(off) 值具有相同的电压(表1中的第1-3行)。由于上述原因,当 R2 为 47 kΩ,且 R1 值为 2.2 kΩ、4.7 kΩ 或 10 kΩ时,关断状态的典型电压值均会较低。VI(off) max 需为偶数值,以确保器件在图 2 中最左侧的深绿色阴影区域内运行。


△ Nexperia的RET产品组合
正确选择电阻分压器至关重要,以确保 RET 的控制电压范围与驱动级相匹配。所需的集电极或负载电流会影响为导通状态提供的基极电流。可使用较低的 R1 和/或 流经 R2 的较小旁路电流来设置较高的集电极电流。
除了通用系列,Nexperia(安世半导体)还提供具有增强功能的 RET 器件,例如,NHDTA/NHDTC 系列 RET(见表1)的 VCEO 为 80 V。这一特性使得这些器件非常适合 48 V 汽车应用。找正品元器件,上唯样商城,PDTB 和 PBRN 系列 RET 支持 500/600 mA 的集电极电流,并可用于开关功率继电器和功率 LED。
有关温度的注意事项
在实际应用中,需密切关注VI参数的温度漂移。BJT 的 VBE 随温度升高而降低,其中系数约为 -1.7mV/K 至 -2.1mV/K。如图 3 所示,对于独立的 BJT,hFE 也会每开尔文增加约 1%。


△ 典型直流电流增益与集电极电流呈函数关系
VI(on) 为 IC 的函数,因此在相同的 VCE 下,需要更高的输入电压来驱动更多的集电极电流。低环境温度需要更高的输入电压,因为 VBE 增加,hFE 会降低。因此需要在低温下打开 RET 开关,这是应用的关键操作条件,并且需要足够的输入电压才能正确打开器件(图4)。


△ 典型导通状态输入电压与集电极电流呈函数关系
在关断状态下,高温条件非常关键。因此,驱动电路必须设计为在最高应用温度下输出电压远低于 VI(off) 典型值(图5)。


△ 典型导通状态输入电压与集电极电流呈函数关系
简单,但安全可靠
RET 是一种相对简单的器件,非常适合开关应用。尽管如此,设计人员必须了解影响其运行的参数,包括开关电压和电流,以及其受温度影响的情况。本篇博客文章提供了一些设计技巧,目的是确保 Nexperia(安世半导体)的 RET 在目标应用中安全可靠地运行。

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王栋春| | 2023-3-10 22:43 | 显示全部楼层
跟着楼主一起复习一下相关知识,多谢楼主分享。      

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