高效率AC/DC转换器IC的特点和优点介绍

ROHM推出的BM2Pxxx系列是基本上可以构建最高25W的隔离型反激式AC/DC转换器IC，也支持非隔离型。下图是IC内部框图与外围电路例。控制为电流模式PWM。最大的特点就是内置输出功率晶体管，集成了作为电源电路所需的几乎所有保护功能。为了便于详细说明，本文汇总了其特点和优点，并按这个汇总表来介绍。可稍微有些详细，但里面几乎包含了BM2Pxxx系列的所有特点。



BM2Pxxx系列AC/DC转换器IC的特点和优点：
・内置ROHM独有的650V超级结MOSFET
→高效率和小型化・电流模式PWM控制、逐周期过电流限制功能
→提高负载瞬态响应的速度・开关频率 65kHz
→开关损耗与外围元器件尺寸的良好平衡・低工作电流 500～950μA（typ. 因机型而异）
→低功耗・突发工作电流 400μA（typ. 通用）
→防止轻负载时、待机时的效率下降・轻负载时突发工作
→防止轻负载时、待机时的效率下降・内置650V启动电路
→軽降低轻负载时、待机时功耗，高速启动・VCC引脚低电压保护及过电压保护
→输出电压的过电压保护、其他外置元器件开路保护・SOURCE引脚开路保护及短路保护
→防止内置MOSFET的损坏。短路保护为ROHM独有・掉电保护（BR）功能
→AC电压下降保护・二次侧过电流保护电路
→过负载保护・软启动
→高效率和小型化・不仅有DIP7封装，还有小型表面贴装SOP8封装
→使小型化、小功率的产品更加小型・共24种机型的产品阵容
→使设计灵活性更高

这些功能和特点是以1)高效率、2)低功耗、3)待机功耗小、4) 有助于小型化为目的的。

关于第一点的高效率,内置的输出晶体管为ROHM独有的超级结MOSFET（以下简称“SJ MOSFET”），这是关键要点。在效率方面，与通用MOSFET相比导通电阻大幅度降低，可实现高速开关，因此导通损耗和开关损耗显著改善。开关频率与开关损耗有关。高速开关的话就可以使用小型的外围元器件，但效率会降低，因此采取两者平衡的设置。实际上，采用SJ MOSFET也是与小型化相关的核心要点，我将另行详细介绍。

第二点结合第三点的待机时功耗一起介绍。BM2Pxxx系列工作时的自身消耗电流因机型而异，基本为500μA～950μA（typ），作为输出晶体管内置型AC/DC转换器用的IC，已经控制在相当低的水平。

24种机型工作电流属于自身消耗的部分，其差异会和效率有关。突发时，这是轻负载时和待机时的工作模式，此时的工作电流为400μA（typ），是与机型没有关系的。负载电流大时的效率对输出晶体管损耗的影响大，包括待机时的轻负载时，这种自身消耗部分对效率起着支配性作用。

换句话说，低功耗就是在整个负载范围高效率，即能否低损耗工作，而且其中待机时、轻负载时保持正常的工作电流不变的话，效率会明显降低，所以需要想办法降低轻负载时的工作电流。

就是指在轻负载时“突发工作”这个项目。简单来说，突发工作在轻负载时停止工作，仅在需要负载电流时工作。以此来降低工作电流。

小型化上从两个方面来处理。一是减小IC自身尺寸，另外一个是包括外围元器件在内减小电路整体的面积。IC封装DIP7是覆盖到25W，另外还有给人以更小巧印象的更加小型的表面贴装型SOP8封装。SOP8是覆盖到8W的封装，其他公司的产品在这个输出功率范围都是DIP7或DIP8封装。这有几个原因，包括可覆盖8W的输出晶体管与控制、保护电路在内的芯片可能无法完全容纳在SOP8封装中。而BM2Pxxx系列搭载ROHM独有的SJ MOSFET。单位尺寸的导通电阻低，应对同样功率的话，可以减小芯片尺寸。利用这方面的优势，实现了SOP8封装的产品阵容。IC所需要的安装面积缩减了47%，接近一半。



－另外关于外围元器件采取什么方法呢？
就是通过提高对IC的集成度，来减少外置元器件数量；控制方面通过提高开关频率从而实现可使用小型外置元器件。首先，内置输出晶体管，故减少相应的1个元器件。其次，搭载了电源所需的几乎所有的保护功能，所以基本不需要保护用的电路和元器件。如果在外置电路上构建BM2Pxxx系列所具备的全部保护功能的话，电阻、电容器不用说，放大器、比较器等就需要相当数量的元器件和面积，有些功能可能还无法实现吧。想想设计所花费的精力和时间，是非常不容易的。

关于开关频率，采用开关损耗小、可高速开关的SJ MOSFET，既可保持效率还可设置比较快的开关频率。由此，变压器、输出电容器可以使用更小型的产品。整体上除了处理高电压外，具有与最新的DC/DC转换器同样的低功耗、搭载保护电路、以及具备高速瞬态响应性能等方面也是作为AC/DC转换器的重大进步。