过去快充电源多围绕 20V 输出展开,但当 USB PD 3.1支持240W的功率传输,48V 输出开始受到更多关注。
同样功率下,输出电压提高后电流可以相应降低,线缆损耗、接口发热以及后级供电压力都更容易控制,因此在高功率适配器、桌充等应用中逐渐具备应用价值。
不过,输出电压提高之后,电源内部功率器件的选型也变得更关键。尤其是次级侧同步整流、输出保护以及后级转换环节,MOSFET 需要同时兼顾耐压余量、导通损耗、开关损耗和可靠性。
充电头网了解到,无锡美偌科推出了一款 150V N 沟道功率 MOSFET——MIR15N7P4S1GC。该产品采用 PPAK 5×6 封装,主打低导通电阻、高速开关和高可靠性,可用于 48V 输出快充、通信电源 DC/DC、高频同步整流等应用场景。
美偌科 MIR15N7P4S1GC
在 48V 输出快充方案中,MOSFET 不只是完成导通和关断,还需要面对开关尖峰、负载突变、热插拔以及长时间高功率运行带来的压力。
相比低耐压器件,150V 耐压平台能够为 48V 输出留出更充足的设计余量,也更适合高功率快充电源和高压 DC/DC 场景。

MIR15N7P4S1GC 是美偌科面向此类应用推出的 150V N 沟道功率 MOSFET。
该产品具备高速功率开关、低漏源导通电阻、增强型体二极管 dv/dt 能力以及增强雪崩耐量等特点,可应用于 SMPS 同步整流、硬开关和高速电路、通信 DC/DC 以及电机驱动等场景。

从关键参数来看,美偌科 MIR15N7P4S1GC 具备 6.2mΩ 低导通电阻、30nC 总栅极电荷、6.7nC 米勒电荷同时兼顾了不错的 SOA 能力,可在降低损耗、控制温升的同时,为 48V 输出快充在负载突变、插拔冲击等复杂工况下提供更好的可靠性支撑。
低导通电阻,降低大电流损耗
该产品的漏源耐压为 150V,典型导通电阻为 6.2mΩ,最大导通电阻为 7.4mΩ。在 TC=25℃ 条件下,其连续漏极电流为 102A,脉冲漏极电流可达 407A。
对于高功率快充电源来说,低导通电阻带来的好处很直接。电流越大,MOSFET 导通损耗越明显,器件温升也更容易成为整机设计中的限制因素。
MIR15N7P4S1GC 通过低阻设计,可以降低大电流输出下的损耗压力,为小体积、高功率密度电源设计提供支撑。
低栅极电荷,适合高频开关应用
除了导通损耗,开关损耗同样是高功率快充电源需要重点控制的部分。MIR15N7P4S1GC 的总栅极电荷典型值为 30nC,米勒电荷典型值为 6.7nC。
较低的栅极电荷意味着驱动器在开关过程中需要搬运的电荷更少,有利于减轻驱动负担并降低驱动损耗;较低的米勒电荷则有助于改善开关过程中的速度和稳定性。
对于追求高频化、小型化的快充电源来说,这类参数会直接影响效率、温升和 EMI 设计空间。

这也使 MIR15N7P4S1GC 不仅适合 48V 输出快充,也适用于通信电源 DC/DC、高速硬开关电路以及其他高密度电源模块。
240W样机测试,副边同步整流应力留有余量
在实际应用测试中,MIR15N7P4S1GC 已被用于 240W 单 USB-C 48V/5A 快充样机的副边同步整流位置。该样机输出规格为 48V/5A,可对应 240W 高功率输出场景,也与当前高压快充的发展方向高度契合。

从整机效率来看,搭载 MIR15N7P4S1GC 的 240W 快充样机在 90VAC 输入、48V/5A 满载输出时效率为 93.24%;在 115VAC 输入下满载效率为 94.28%;在 230VAC 输入下满载效率为 95.52%;在 264VAC 输入下满载效率达到 95.88%。
从实测结果来看,该方案在 240W 满载输出下效率还是很高的,也可以从侧面反映出 MIR15N7P4S1GC 在 48V/5A 高功率快充应用中的低损耗和高效适配能力。

从功率管应力测试来看,在 264VAC 输入、48V/5A 满载输出条件下,副边同步整流功率管测得漏源电压 Vds 为 125V。
对于一颗 150V 耐压 MOSFET 来说,该测试结果说明 MIR15N7P4S1GC 在 48V/5A 高功率输出场景下仍具备一定电压余量。

此外,在 264VAC 输入、开关机及切换负载等动态工况下,副边同步整流功率管测得最大漏源峰值电压 Vds_MAX 为 118V。
动态工况通常更容易产生电压尖峰,这个结果也进一步体现出该器件在复杂工作状态下的应力余量和可靠性基础。
充电头网总结
48V 输出让高功率快充有了更大的设计空间,但也把功率器件推到了更重要的位置。对于电源厂商来说,MOSFET 的耐压、导通电阻、栅极电荷和可靠性,都会直接影响整机效率、温升、体积以及长期稳定性。
美偌科 MIR15N7P4S1GC 采用 150V 耐压平台,具备低导通电阻、低栅极电荷、较高 SOA 能力以及增强雪崩耐量等特点,可满足 48V 输出快充、通信 DC/DC、高频同步整流等应用对效率和可靠性的要求。
随着高功率快充继续向高压化、高密度方向发展,这类 150V 低阻 MOSFET 也将为电源工程师提供更具竞争力的器件选择。