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功率MOSFET的选型原则
发布时间: 2021/2/2 14:38:12 | 345 次阅读
了解了MOSFET的参数意义,如何根据厂商的产品手册表选择满足自己需要的产品呢?可以通过以下四步来选择正确的MOSFET:
1、沟道的选择
为设计选择正确器件的第1步是决定采用N沟道还是P沟道 MOSFET.在典型的功率应用中,当一个MOSFET接地,而负载连接到干线电压上时,该MOSFET就构成了低压侧开关。在低压侧开关中,应采用N沟 道MOSFET,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOSFET连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道 MOSFET,这也是出于对电压驱动的考虑。
2、电压和电流的选择
额定电压越大,器件的成本就越高。根据实践经验,额定电压应当大于干线电压或 总线电压。这样才能提供足够的保护,使MOSFET不会失效。就选择MOSFET而言,必须确定漏极至源极间可能承受的zui大电压,即zui大VDS.设计工程 师需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备(如电机或变压器)诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同;通常,便携式设备为20V、FPGA电源 为20~30V、85~220VAC应用为450~600V. 在连续导通模式下,MOSFET处于稳态,此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电 涌(或尖峰电流)流过器件。一旦确定了这些条件下的zui大电流,只需直接选择能承受这个zui大电流的器件便可。
3、计算导通损耗
MOSFET器件的 功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算,由于导通电阻随温度变化,因此功率耗损也会随之按比例变化。对便携式设计来说,采用较低的电压比较容易 (较为普遍),而对于工业设计,可采用较高的电压。注意RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。关于RDS(ON)电阻的各种电气参数变化可在制造商提供 的技术资料表中查到。
4、计算系统的散热要求
设计人员必须考虑两种不同的情况,即zui坏情况和真实情况。建议采用针对zui坏情况的计算结果,因为这 个结果提供更大的安全余量,能确保系统不会失效。在MOSFET的资料表上还有一些需要注意的测量数据;比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻,以及zui大的结温。
开关损耗其实也是一个很重要的指标。导通瞬间的电压电流乘积相当大,一定程度上决定了器件的开关性能。不过,如果系统对开关性能要求比较高,可以选择栅极电荷QG比较小的功率MOSFET。
1、沟道的选择
为设计选择正确器件的第1步是决定采用N沟道还是P沟道 MOSFET.在典型的功率应用中,当一个MOSFET接地,而负载连接到干线电压上时,该MOSFET就构成了低压侧开关。在低压侧开关中,应采用N沟 道MOSFET,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOSFET连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道 MOSFET,这也是出于对电压驱动的考虑。
2、电压和电流的选择
额定电压越大,器件的成本就越高。根据实践经验,额定电压应当大于干线电压或 总线电压。这样才能提供足够的保护,使MOSFET不会失效。就选择MOSFET而言,必须确定漏极至源极间可能承受的zui大电压,即zui大VDS.设计工程 师需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备(如电机或变压器)诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同;通常,便携式设备为20V、FPGA电源 为20~30V、85~220VAC应用为450~600V. 在连续导通模式下,MOSFET处于稳态,此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电 涌(或尖峰电流)流过器件。一旦确定了这些条件下的zui大电流,只需直接选择能承受这个zui大电流的器件便可。
3、计算导通损耗
MOSFET器件的 功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算,由于导通电阻随温度变化,因此功率耗损也会随之按比例变化。对便携式设计来说,采用较低的电压比较容易 (较为普遍),而对于工业设计,可采用较高的电压。注意RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。关于RDS(ON)电阻的各种电气参数变化可在制造商提供 的技术资料表中查到。
4、计算系统的散热要求
设计人员必须考虑两种不同的情况,即zui坏情况和真实情况。建议采用针对zui坏情况的计算结果,因为这 个结果提供更大的安全余量,能确保系统不会失效。在MOSFET的资料表上还有一些需要注意的测量数据;比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻,以及zui大的结温。
开关损耗其实也是一个很重要的指标。导通瞬间的电压电流乘积相当大,一定程度上决定了器件的开关性能。不过,如果系统对开关性能要求比较高,可以选择栅极电荷QG比较小的功率MOSFET。
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