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ARK方舟微丨DMZ(X)0622E：70V耗尽型MOSFET，一颗替代“三极管+齐纳+电阻”，高压辅助电源优选
产品简介
DMZ(X)0622E是ARK(方舟微)推出的70V N沟道耗尽型MOSFET，在0615基础上将阈值电压再提升一档：VGS(OFF) 典型–22V(–25V~–19V)，可以钳位18V~23V输出，完全覆盖QC4.0/Type-C PD3.1快充、工业24V总线、伺服驱动等高压辅助电源需求。SOT-23与SOT-89两种封装，一颗器件替代“三极管+齐纳+电阻”三元组。
产品特性
· 产品类型：N沟道耗尽型MOSFET。
· 超高阈值电压：-25V≤VGS(OFF)@ID=8μA≤-19V。
· 输入耐压： BVDSX≥70V。
· 导通电阻：RDS(on)(MAX)≤15Ω。
· 饱和电流：IDSS≥120mA
QC4.0/Type-C快充 PWM IC 供电
Ø采用三极管+齐纳二极管+电阻的传统供电电路
图2为Type-C PD充电器的示意图。其中采用三极管、电阻、齐纳二极管等组成电压调节器，给PWM IC的VCC供电。由于充电器的输出电压较宽，可达3.3-20V，因此偏置绕组的输出电压变化范围也较大。在充电器输出较高电压时，齐纳二极管击穿，将电压钳位，给VCC提供稳定的电压。此方案采用较多元件，增加BOM成本和PCB面积，占用较多的宝贵空间，同时耗能较多，降低能效。
Ø采用DMZ(X)0622E的新型供电电路
成都方舟微电子有限公司利用其专有技术开发的具有超高阈值电压(超高关断电压)的耗尽型MOSFET DMZ(X)0622E，仅用此一个器件就实现了宽电压输入电压调节器的功能。对追求极致最小尺寸的充电器或适配器的设计工程师，是一个理想的选择。此方案不仅节约空间及面积，而且更加节能。图3是DMZ(X)0622E在Type-C PD充电器的典型应用电路。
图3中的双极型晶体管、齐纳二极管及限流电阻网络可被单颗耗尽型MOSFET DMZ(X)0622E直接取代，从而在减少元器件数量的同时显著压缩PCB占用面积，并降低整体BOM成本。
启动阶段由耗尽型MOSFET DMZ6005E负责：当充电器接入市电并开始工作后，辅助绕组随即建立电压并向PWM IC供电;此时DMZ6005E自动关断，将通路电流降至漏电流级别，使系统待机功耗大幅降低。DMZ6005E的详细技术资料可在ARK(方舟微)官网获取。
电流/电压源
Ø 电流/电压源
DMZ(X)0622E可用作电流或电压源，为负载提供电力，如图4所示。
输出电压Vout由负载RL、电流ID以及VGS(关断状态)决定：
ID=IDSS*(1+ID*RL/VGS(OFF))2
其中：ID*RL=-VGS=Vout
由上述关系可见，耗尽型MOSFET工作于亚阈值区(弱反型区)，其输出电压Vout始终被限制在略低于或接近于栅-源截止电压VGS(OFF) 的电位，且与输入电压Vout的变化无关。因此，器件除为后级IC提供工作电源外，还利用VGS(OFF)实现主动钳位，有效抑制输入瞬态或负载突变引起的电压、电流波动，对IC起到次级保护作用。DMZ(X)0622E最高可承受70V输入，Vin与Vout的关系满足以下公式：
If Vin<∣VGS(OFF)∣, then Vout≈Vin
If Vin≥∣VGS(OFF)∣, then Vout≤VGS(OFF)
DMZ(X)0622E是ARK(方舟微)基于其专利工艺开发的超高阈值耗尽型功率MOSFET。器件关断电压VGS(OFF)分布在−19V至−25V之间，可为反激变换器中的PWM IC等负载提供足够的栅-源驱动电压。
由于VGS(OFF)呈工艺正态分布，不同批次器件的钳位电压存在差异。图6给出了VGS(OFF)最高(−19V)与最低(−25V)两颗样品的输出电压Vout随结温Tj变化的曲线，表明 Vout的钳位值会随温度及VGS(OFF)漂移而相应变化。
图7和图8分别展示了DMZ(X)0622E的输出电压Vout与负载电流IRL以及结温TJ的关系特性，这两款MOSFET的VGS(OFF)分别为，最高-19V，最低-25V。
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