淺談AOS DRMOS 的LAYOUT (上)

關鍵字 :DRMOSaosmosfet

前言:

       現今的電子3C產品,大多都追求輕、薄、短、小。同時又有高效能的需求,除了CPU及晶片組的效能提升外,其各家半導體廠也不斷的想方設法的將零件小型化外,對於其規格上的提升,也下了不少功夫。拜MOSFET的製程能力的大幅精進下,其DIE的密度一併得以提升,同時在DIE SIZE上也得以縮小。能在相同的封裝尺寸下,放入更高規格的產品。同時,各家半導體廠也朝向高度集成化發展,DRMOS這類的產品,就成了各家半導體廠發展的重點。再者,DRMOS因為較SINGLE MOSFET有著高度集成化的優勢,一般RD在線路設計時,多半都會以DRMOS 做為大電流應用的首選,但在這樣的應用趨勢下,其LAYOUT設計上卻有著與單一MOSFET更多需要注意的地方。以下提供幾點LAYOUT的注意事項,讓RD在設計應用上更能發揮DRMOS的優勢。

 DRMOS 對於LAYOUT設計上,有著特別需要注意的要點,以下提供三點說明:

 1.如何讓DRMOS更穩定:

 其DRMOS的VCC PIN為DRMOS內部所有邏輯線路的唯一電源,無論是CONTROL 機制、H/L SIDE MOSFET的驅動皆需由此做為供電。此時,外掛在VCC外部的電容的遠近,就會影響到VCC的準位。當DRMOS動作在連續輸出時,其內部CONTROL 線路需要吃電,內部的MOSFET也需要DRIVER電流、保護線路也一併在偵測,這些所需的電源皆由VCC PIN外的電容做為供電來源。如果,電容擺放的位置,離VCC PIN較遠,那VCC 的準位就會偏低,而UVLO 保護機制就有機會被啟動,造成DRMOS進入保護狀態。所以,VCC 的電容,我們都會建議放在緊鄰VCC PIN,以確保VCC 供電的穩定。(如下圖示)
2.VBOOT & PHASE:

 以AOS AOZ5516QI為例,因DRMOS內部已將VSWH 與PHASE做好連接,對於線路上所需的VBOOST 電容,僅需置放在PIN 5 到PIN 7之間,無須再從輸出電感前拉回,以減少走線的複雜度。(如下圖示)


      

 3.如何讓DRMOS散熱更好:

DRMOS有著高度集成的優勢,但這也意味著在一個PACKAGE內,同時置放了多個元件在裡面。以DRMOS而言,就是同時包含著DRIVER元件及上下橋MOSFET。在這樣的情況下,如何將單體產生的發熱量做有效的排出,這也攸關到DRMOS的穩定及效能的表現。一般來說,DRMOS大部分是應用在CORE / CHIP SET POWER 上,多為高壓轉低壓的應用。在BUCK架構及DUTY CYCLE 的原理下,上橋的MOSFET都會比下橋MOSFET的尺寸來的小。以DRMOS來看,其上橋MOSFET會置放在VIN PAD的腳架上,而下橋MOSFET會在PGND的腳架上,所以這兩者PAD的尺寸有著相當程度上的差異,如何將上橋的熱,做更有效的傳導,這就是關鍵了。我們會建議在VIN PAD上打上2-3個VIA 貫孔到背面,再搭配披覆防焊漆的PAD做散熱。這原理有點像CPU的散熱模組,透過導熱管的方式將熱能由高傳導到低的原理,將上橋MOSFET的熱傳導到背面做排放。在空間允許下,披覆防焊漆的PAD越大,所帶來的效果越佳。(如下圖示)

         

      

未完待續……

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