规律之一:用N沟道or P沟道
挑选好MOS管器材的第一步是决议选用N沟道仍是P沟道MOS管。在典型的功率使用中,当一个MOS管接地,而负载连接到干线电压上时,该MOS管就构 成了低压侧开关。在低压侧开关中,应选用N沟道MOS管,这是出于对封闭或导通器材所需电压的考虑。当MOS管连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开 关。一般会在这个拓扑中选用P沟道MOS管,这也是出于对电压驱动的考虑。
确认所需的额外电压,或许器材所能接受的最大电压。额外电压越大,器材 的本钱就越高。依据实践经验,额外电压应当大于干线电压或总线电压。这样才干供给满足的维护,使MOS管不会失效。就挑选MOS管而言,有必要确认漏极至源 极间或许接受的最大电压,即最大VDS。知道MOS管能接受的最大电压会随温度而改变这点十分重要。咱们须在整个工作温度规模内测验电压的改变规模。额外 电压有必要有满足的余量掩盖这个改变规模,保证电路不会失效。需求考虑的其他安全要素包含由开关电子设备(如电机或变压器)诱发的电压瞬变。不同使用的额外 电压也有所不同;一般,便携式设备为20V、FPGA电源为20~30V、85~220VAC使用为450~600V。
规律之二:确认MOS管的额外电流
该额外电流应是负载在所有状况下能够接受的最大电流。与电压的状况类似,保证所选的MOS管能接受这个额外电流,即便在体系发生 尖峰电流时。两个考虑的电流状况是接连形式和脉冲尖峰。在接连导通形式下,MOS管处于稳态,此刻电流接连经过器材。脉冲尖峰是指有许多电涌(或尖峰电 流)流过器材。一旦确认了这些条件下的最大电流,只需直接挑选能接受这个最大电流的器材便可。
选好额外电流后,还有必要核算导通损耗。在实践状况下,MOS管并不是抱负的器材,由于在导电过程中会有电能损耗,这称之为导通损耗。MOS管在“导通”时就像一个可变电阻,由器材的RDS(ON)所确 定,并随温度而明显改变。器材的功率耗费可由Iload2×RDS(ON)核算,由于导通电阻随温度改变,因而功率耗费也会随之按份额改变。对MOS管施 加的电压VGS越高,RDS(ON)就会越小;反之RDS(ON)就会越高。留意RDS(ON)电阻会跟着电流细微上升。关于RDS(ON)电阻的各种电 气参数改变可在制造商供给的技术材料表中查到。
规律之三:挑选MOS管的下一步是体系的散热要求
须考虑两种不同的状况,即最坏状况和真实状况。主张选用针对最坏状况的核算成果,由于这个成果供给更大的安全余量,能保证体系不会失效。在MOS管的材料表上还有一些需求留意的丈量数据;器材的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积(结温=最大环境温度+[热阻×功率耗散])。依据这个式子可解出体系的最大功率耗散,即按界说相等于I2×RDS(ON)。咱们已即将经过器材的最大电流,能够核算出不同温度下的RDS(ON)。别的,还要做好电路板 及其MOS管的散热。
雪崩击穿是指半导体器材上的反向电压超越最大值,并构成强电场使器材内电流添加。晶片尺度的添加会进步抗雪崩才能,终究进步器材的稳健性。因而挑选更大的封装件能够有用避免雪崩。
规律之四:挑选MOS管的最终一步是决议MOS管的开关功能
影响开关功能的参数有许多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/ 源极及漏极/源极电容。这些电容会在器材中发生开关损耗,由于在每次开关时都要对它们充电。MOS管的开关速度因而被下降,器材功率也下降。为核算开关过 程中器材的总损耗,要核算开经过程中的损耗(Eon)和封闭过程中的损耗(Eoff)。MOSFET开关的总功率可用如下方程表达:Psw= (Eon+Eoff)×开关频率。而栅极电荷(Qgd)对开关功能的影响最大。