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  • 四大規(guī)則教你如何正確選擇MOS管
    • 發(fā)布時間:2020-06-24 17:23:05
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    四大規(guī)則教你如何正確選擇MOS管
    法則之一:用N溝道or P溝道
    選擇好MOS管器件的第一步是決定采用N溝道還是P溝道MOS管。在典型的功率應(yīng)用中,當一個MOS管接地,而負載連接到干線電壓上時,該MOS管就構(gòu) 成了低壓側(cè)開關(guān)。在低壓側(cè)開關(guān)中,應(yīng)采用N溝道MOS管,這是出于對關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。當MOS管連接到總線及負載接地時,就要用高壓側(cè)開 關(guān)。通常會在這個拓撲中采用P溝道MOS管,這也是出于對電壓驅(qū)動的考慮。
    確定所需的額定電壓,或者器件所能承受的最大電壓。額定電壓越大,器件 的成本就越高。根據(jù)實踐經(jīng)驗,額定電壓應(yīng)當大于干線電壓或總線電壓。這樣才能提供足夠的保護,使MOS管不會失效。就選擇MOS管而言,必須確定漏極至源 極間可能承受的最大電壓,即最大VDS。知道MOS管能承受的最大電壓會隨溫度而變化這點十分重要。我們須在整個工作溫度范圍內(nèi)測試電壓的變化范圍。額定 電壓必須有足夠的余量覆蓋這個變化范圍,確保電路不會失效。需要考慮的其他安全因素包括由開關(guān)電子設(shè)備(如電機或變壓器)誘發(fā)的電壓瞬變。不同應(yīng)用的額定 電壓也有所不同;通常,便攜式設(shè)備為20V、FPGA電源為20~30V、85~220VAC應(yīng)用為450~600V。
    法則之二:確定MOS管的額定電流
    該額定電流應(yīng)是負載在所有情況下能夠承受的最大電流。與電壓的情況相似,確保所選的MOS管能承受這個額定電流,即使在系統(tǒng)產(chǎn)生 尖峰電流時。兩個考慮的電流情況是連續(xù)模式和脈沖尖峰。在連續(xù)導(dǎo)通模式下,MOS管處于穩(wěn)態(tài),此時電流連續(xù)通過器件。脈沖尖峰是指有大量電涌(或尖峰電 流)流過器件。一旦確定了這些條件下的最大電流,只需直接選擇能承受這個最大電流的器件便可。
    選好額定電流后,還必須計算導(dǎo)通損耗。在實際情況下,MOS管并不是理想的器件,因為在導(dǎo)電過程中會有電能損耗,這稱之為導(dǎo)通損耗。MOS管在“導(dǎo)通”時就像一個可變電阻,由器件的RDS(ON)所確 定,并隨溫度而顯著變化。器件的功率耗損可由Iload2×RDS(ON)計算,由于導(dǎo)通電阻隨溫度變化,因此功率耗損也會隨之按比例變化。對MOS管施 加的電壓VGS越高,RDS(ON)就會越??;反之RDS(ON)就會越高。注意RDS(ON)電阻會隨著電流輕微上升。關(guān)于RDS(ON)電阻的各種電 氣參數(shù)變化可在制造商提供的技術(shù)資料表中查到。
    法則之三:選擇MOS管的下一步是系統(tǒng)的散熱要求
    須考慮兩種不同的情況,即最壞情況和真實情況。建議采用針對最壞情況的計算結(jié)果,因為這個結(jié)果提供更大的安全余量,能確保系統(tǒng)不會失效。在MOS管的資料表上還有一些需要注意的測量數(shù)據(jù);器件的結(jié)溫等于最大環(huán)境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結(jié)溫=最大環(huán)境溫度+[熱阻×功率耗散])。根據(jù)這個式子可解出系統(tǒng)的最大功率耗散,即按定義相等于I2×RDS(ON)。我們已將要通過器件的最大電流,可以計算出不同溫度下的RDS(ON)。另外,還要做好電路板 及其MOS管的散熱。
    雪崩擊穿是指半導(dǎo)體器件上的反向電壓超過最大值,并形成強電場使器件內(nèi)電流增加。晶片尺寸的增加會提高抗雪崩能力,最終提高器件的穩(wěn)健性。因此選擇更大的封裝件可以有效防止雪崩。
    法則之四:選擇MOS管的最后一步是決定MOS管的開關(guān)性能
    影響開關(guān)性能的參數(shù)有很多,但最重要的是柵極/漏極、柵極/ 源極及漏極/源極電容。這些電容會在器件中產(chǎn)生開關(guān)損耗,因為在每次開關(guān)時都要對它們充電。MOS管的開關(guān)速度因此被降低,器件效率也下降。為計算開關(guān)過 程中器件的總損耗,要計算開通過程中的損耗(Eon)和關(guān)閉過程中的損耗(Eoff)。MOSFET開關(guān)的總功率可用如下方程表達:Psw= (Eon+Eoff)×開關(guān)頻率。而柵極電荷(Qgd)對開關(guān)性能的影響最大。
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