隨著5G（第五代移動通信系統）服務的推出與視頻媒體不斷增加，導致電信基地台和數據伺服器的功耗大幅增加，因此開關電源的功率需求也與日俱增。這些通信基站和數據伺服器的開關電源需要高性能的MOSFET，而改善設備性能的重要性也在不斷提升，以提高電源效率。東芝成功研發了U-MOSX-H 150V Power MOSFET，其RDS(on)導通電阻與QOSS電荷更低，有助於降低傳導與切換損失，可應用於更高效率的電信基地台與數據伺服器電源。
1.150V MOSFET 的應用
從固定電話時代開始，DC負48V一直被用來為電信基地台供電，一直延續至今。 據說採用負電壓的原因是為了防止長距離佈線導致銅線電蝕效應。 而DC負48V透過DC-DC 轉換器將電壓轉換成正電壓52V～56V也被廣泛用於電信基礎設施供電，且隨著5G通訊的不斷增長與需求，高功率電源的需求也日益增加。
而電信基地台中配有數個AC-DC電源供應器，在十多年前因電信與無線基地台需求較低，電源功率也不需要太高，所以輸出端整流電路主要使用二極體。而近年來由於高功率電源需求越來越高，也講求環保與高效能電源，在同步整流控制器和MOSFET性能的改進，幾乎所有需要高效率電源的電信基地台都使用了同步整流。
在數據伺服器通常使用AC-DC電源供應器主要輸出為DC 12V來進行常規設計，但近年來數據伺服器功耗已超過10kW，電線上的輕微線阻損失對於節能來說不可忽視。 因此，為了實現節能，DC 48V輸出在數據伺服器應用以及電信基地台中變得越來越流行。
2.150V MOSFET 可應用於電信電源架構
電信基地台AC-DC電源供應器常用電路如表1中Type1 與 Type2 電路，Type1電路中，SR MOSFET的Vds最大電壓是輸出電壓的兩倍以上(包括用於電壓尖峰的安全裕度)，在輸出負48V~負60V電路中SR MOSFET選用150V MOSFET是最理想的選擇。Type2電路的全橋SR電路中，SR MOSFET的Vds最大電壓是輸出電壓的一半。
相較於Type1電路，Type2只需使用80V SR MOSFET，但全橋SR需要較多的SR-MOSFET與驅動器，導致電路控制與元件較為複雜，總成本較高，但在千瓦級的高功率電源中，全橋SR電路仍然是常用的架構。
表1 電信AC-DC電源供應器常用電路架構
SR: Synchronous Rectifier (同步整流)
PFC: Power Factor Correction (功率因數校正)
LLC: Resonant Converter (諧振轉換器)
3.東芝U-MOSX-H 150V Power MOSFET 特點
為提高電源效率，MOSFET需要具備低導通電阻RDS(ON)以減少導通損失，以及低閘極開關電荷（QSW）、低輸出電荷（QOSS）、低反向恢復電荷（Qrr）以降低開關損失。 東芝U-MOSX-H 150V N-channel Power MOSFET，主要用於工業設備，包括數據中心和電信基地台。 相較於 U-MOSVIII-H，它在RDS(ON)、RDS(ON)・QSW、RDS(ON)・QOSS和RDS(ON)・Qrr分別降低了38%、12%、20%和57%。
新一代的U-MOSX-H 150V N-channel Power MOSFET分為STD Type(Standard) 與HSD Type(High-speed diode) ，HSD Type產品中增加了高速二極體（HSD），以減少反向恢復時的損耗和尖峰電壓，相較於STD型，RDS(ON)・Qrr乘積更是降低了74%。 U-MOSX-H也將元件操作溫度的最大額定值從U-MOSVIII-H的150°C提高到了175°C，有助於通過提高效率、縮小體積和降低成本實現高功率密度電源。表2整理出U-MOSVIII-H, U-MOSX-H STD, U-MOSX-H HSD 特點參數差異。
表2 U-MOSVIII-H, U-MOSX-H STD, U-MOSX-H HSD參數差異
4.產品陣容
如表3 ，東芝U-MOSX-H 150V 包裝有5x6 與 3x3，RDS(on)也廣泛涵蓋多個等級，支援各種應用和需求。
表3. U-MOSX-H 150V 產品陣容
5.問與答
- 除了應用在電信與數據伺服器之外還可以應用在什麼產品?
A: 只要是電源產品都有機會應用。 - 為何要增加HSD?
A:主要降低Qrr 減少反向恢復時間，以降低損耗，如表2中參數差異。 - HSD Type 有應用在東芝其它產品中嗎?
A:目前HSD Type 只有應用在 U-MOS X-H 150V Power MOSFET中，提供電信與數據伺服器需求。 - 為何會有DC負48應用?
A:採用負電壓的原因是為了防止長距離佈線導致銅線電蝕效應。 - HSD Type與 STD Type 在電路架構上如何選用?
A:STD Type 可用於低功耗產品，開關切換速度較慢的應用中，而HSD Type適用於高功率產品或講求效率的電源架構中。
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