四大法則教你如何正確選取MOS管
發布時間:2014-03-28 責任編輯:cicy

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。在典型的功率應用中,當一個MOS管接地,而負載連接到幹線電壓上時,該MOS管就構 成了低壓側開關。在低壓側開關中,應采用N溝道MOS管,這是出於對關閉或導通器件所需電壓的考慮。當MOS管連接到總線及負載接地時,就要用高壓側開 關。通常會在這個拓撲中采用P溝道MOS管,這也是出於對電壓驅動的考慮。
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。根據實踐經驗,額定電壓應當大於幹線電壓或總線電壓。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範圍內測試電壓的變化範圍。額定 電壓必須有足夠的餘量覆蓋這個變化範圍,確保電路不會失效。需要考慮的其他安全因素包括由開關電子設備(如電機或變壓器)誘發的電壓瞬變。不同應用的額定 電壓也有所不同;通常,便攜式設備為20V、FPGA電源為20~30V、85~220VAC應用為450~600V。
法則之二:確定MOS管的額定電流
該額定電流應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,即使在係統產生 尖峰電流時。兩個考慮的電流情況是連續模式和脈衝尖峰。在連續導通模式下,MOS管處於穩態,此時電流連續通過器件。脈衝尖峰是指有大量電湧(或尖峰電 流)流過器件。一旦確定了這些條件下的最大電流,隻需直接選擇能承受這個最大電流的器件便可。
選好額定電流後,還必須計算導通損耗。在實際情況下,MOS管並不是理想的器件,因為在導電過程中會有電能損耗,這稱之為導通損耗。MOS管在“導通”時就像一個可變電阻,由器件的RDS(ON)所確 定,並隨溫度而顯著變化。器件的功率耗損可由Iload2×RDS(ON)計算,由於導通電阻隨溫度變化,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)就會越小;反之RDS(ON)就會越高。注意RDS(ON)電阻會隨著電流輕微上升。關於RDS(ON)電阻的各種電 氣參數變化可在製造商提供的技術資料表中查到。
法則之三:選擇MOS管的下一步是係統的散熱要求
xukaolvliangzhongbutongdeqingkuang,jizuihuaiqingkuanghezhenshiqingkuang。jianyicaiyongzhenduizuihuaiqingkuangdejisuanjieguo,yinweizhegejieguotigonggengdadeanquanyuliang,nengquebaoxitongbuhuishixiao。zaiMOS管的資料表上還有一些需要注意的測量數據;器件的結溫等於最大環境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結溫=最大環境溫度+[熱阻×功率耗散])。根據這個式子可解出係統的最大功率耗散,即按定義相等於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xue崩beng擊ji穿chuan是shi指zhi半ban導dao體ti器qi件jian上shang的de反fan向xiang電dian壓ya超chao過guo最zui大da值zhi,並bing形xing成cheng強qiang電dian場chang使shi器qi件jian內nei電dian流liu增zeng加jia。晶jing片pian尺chi寸cun的de增zeng加jia會hui提ti高gao抗kang雪xue崩beng能neng力li,最zui終zhong提ti高gao器qi件jian的de穩wen健jian性xing。因yin此ci選xuan擇ze更geng大da的de封feng裝zhuang件jian可ke以yi有you效xiao防fang止zhi雪xue崩beng。
法則之四:選擇MOS管的最後一步是決定MOS管的開關性能
影響開關性能的參數有很多,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生開關損耗,因為在每次開關時都要對它們充電。MOS管的開關速度因此被降低,器件效率也下降。為計算開關過 程中器件的總損耗,要計算開通過程中的損耗(Eon)和關閉過程中的損耗(Eoff)。MOSFET開關的總功率可用如下方程表達:Psw= (Eon+Eoff)×開關頻率。而柵極電荷(Qgd)對開關性能的影響最大。
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