方舟微發布超高閾值耗盡型MOS，重塑快充輔助供電方案

前言

耗盡型MOS因在VGS=0即導通的特性，非常適合用于PWM IC控制器的啟動與穩壓供電。相比傳統PWM IC供電方案，耗盡型MOS用于啟動速度更快、線性穩壓能力更強、輕載時不易掉電，也大幅降低了啟動電阻的待機功耗。

近期充電頭網獲悉，方舟微針對PWM IC供電需求，推出DMZ1015E/DMX1015E高閾值電壓耗盡型MOS，可利用其亞閾值特性持續穩定高效的為PWM IC等負載供電。

方舟微DMZ1015E/DMX1015E產品特性

DMZ1015E/DMX1015E是方舟微基于UltraVt超高閾值技術開發的耗盡型NMOS，提供SOT-23和SOT-89封裝。器件具備100V耐壓、30Ω導阻，-55℃~150℃寬溫度范圍、ESD防護等特性。該器件依托其獨特的超高亞閾值特性，該器件能在寬輸入電壓下實現可靠的自穩壓輸出，大幅簡化傳統三極管+穩壓管組合供電方案，可直接作為高壓穩壓器應用，并提升系統可靠性。

該器件具備可靠易用的穩壓特性，可在QC2.0/3.0/4.0快充系統 、USB Type-C PD電源系統、USB Type-C直充系統、寬輸出電壓范圍電源適配器、直流接觸器等諸多場景應用。

DMZ1015E/DMX1015E用于穩壓供電的原理解析

亞閾特性指的是耗盡型MOSFET工作在亞閾狀態時具有的一種特性，是耗盡型MOSFET非常重要的一個特性。利用耗盡型MOSFET的亞閾特性，可以實現穩壓供電、過壓保護、恒流供電、過流保護等電路功能。

（DMZ1015E/DMX1015E用于穩壓供電的典型電路方案）

在上圖所示的典型電路中，DMZ1015E/DMX1015E的柵極接地，因此電路運行時，DMZ1015E/DMX1015E的柵-源電壓VGS始終滿足：VGS(OFF)≤VGS≤0V，所以DMZ1015E/DMX1015E始終工作在亞閾狀態下。據耗盡型MOSFET的亞閾特性可知，此時VGS電壓滿足：0V＜|VGS|＜|VGS(OFF)|，并且VGS電壓與可通過DMZ1015E/DMX1015E的最大電流ID(sat)有唯一對應關系。

對于DMZ1015E產品，（常溫下）亞閾電壓VGS與飽和電流ID(sat)的典型特性曲線如下圖所示：

（ DMZ1015E樣品（工藝優化后）的典型VGS Vs. ID(sat)曲線）

（樣品參數：VGS(OFF)=-20.71V@ID=8uA，VCL=16.65V@ID=5mA）

如典型電路方案圖可知，DMZ1015E/DMX1015E的|VGS|電壓即為負載RL兩端電壓，即|VGS|=VRL，因此負載RL兩端電壓VRL同樣滿足：0V＜|VRL|＜|VGS(OFF)|關系，并且當負載確定時，負載電流和負載電壓有唯一確定關系（對應關系如典型特性曲線圖所示，電流確定時，輸出電壓即對應確定）。

由于耗盡型MOSFET的VGS(OFF)參數在數值上具有正溫度系數，因此，隨著MOSFET結溫的升高，輸出電壓會相應升高。

DMZ1015E/DMX1015E非常適合用于PWM IC等負載的穩壓供電，其可以將輸入的高電壓轉換為穩定的低電壓，給PWM IC等負載穩定供電，DMZ1015E用于穩壓供電的典型輸出曲線如下圖所示：

（DMZ1015E樣品（工藝優化前）用于穩壓供電的典型輸出曲線）

簡單看過DMZ1015E/DMX1015E用于穩壓供電的原理，充電頭網繼續為您該器件的實際穩壓表現。

方舟微DMZ1015E/DMX1015E實際穩壓表現

方舟微于2024年下半年對DMZ1015E/DMX1015E產品的工藝進行了一次優化，因此本次分別使用了工藝優化前的樣品以及工藝優化后的樣品進行測試。

1、工藝優化前的樣品實測數據：

樣品1實測靜態參數：VGS(OFF)=-26.05V@ID=8μA，VGS(OFF)=-16.61V@ID=5mA。

樣品1實測電路參數如下：

樣品2實測靜態參數：VGS(OFF)=-22.19V@ID=8μA，VGS(OFF)=-15.79V@ID=5mA。

樣品2實測電路參數如下：

樣品3實測靜態參數：VGS(OFF)=-19.83V@ID=8μA，VGS(OFF)=-11.52V@ID=5mA。

樣品3實測電路參數如下：

2、工藝優化后的樣品實測數據如下：

樣品4實測靜態參數：VGS(OFF)=-26.05V@ID=8μA，VGS(OFF)=-18.87V@ID=5mA。

樣品4實測電路參數如下：

樣品4實測靜態參數：VGS(OFF)=-26.05V@ID=8μA，VGS(OFF)=-18.87V@ID=5mA。

樣品4實測電路參數如下：

樣品5實測靜態參數：VGS(OFF)=-20.11V@ID=8μA，VGS(OFF)=-17.13V@ID=5mA。

樣品5實測電路參數如下：

樣品6實測靜態參數：VGS(OFF)=-17.24V@ID=8μA，VGS(OFF)=-13.89V@ID=5mA。

樣品6實測電路參數如下：

DMZ1015E/DMX1015E產品在工藝優化前后的兩個版本，在設計上與制造上完全保持一致，不存在相關變動，工藝優化后的產品參數特性更優，溫度特性更好，會陸續上市銷售。

看過實際穩壓表現，最后我們再來看下在快充領域的典型應用方案。

DMZ1015E/DMX1015E在快充領域的典型應用

傳統供電方案

（傳統PWM IC供電的方案（多個元件組合實現））

傳統快充電源中，PWM 控制芯片的供電通常由三極管、穩壓管及電阻等多器件組合實現。這種方式器件數量多、占用 PCB 空間大，不利于快充產品的小型化，同時多器件疊加也增加了物料管理難度和潛在的可靠性風險。

簡單可靠的DMZ1015E/DMX1015E供電方案

（DMZ1015E/DMX1015E在快充中給PWM IC供電的典型應用方案（單繞組））

（DMZ1015E/DMX1015E在快充中給PWM IC供電的典型應用方案（雙繞組））

使用方舟微DMZ1015E/DMX1015E后，無論是單繞組還是雙繞組均僅需一顆器件即可將寬范圍輸入高壓直接轉換為穩定的PWM IC工作電壓，無論采用單繞組還是雙繞組結構，都能顯著簡化輔助供電設計，減少物料數量、節省PCB空間，使快充方案在高集成度與高可靠性方面明顯提升。

充電頭網總結

充電頭網了解到，方舟微推出的DMZ1015E/DMX1015E利用耗盡型MOS特有的亞閾穩壓特性，為PWM IC等電路提供一種無需額外穩壓管、三極管的高壓穩壓方案。其高耐壓、超高閾值及工藝優化帶來的穩定性，使其特別適用于快充、USB-PD 和寬電壓適配器等電源系統中，能夠有效減少器件數量，節省PCB空間，并提升整機可靠性。