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7步让你秒懂MOS管的选型诀窍

作者:立深鑫电子        发布时间:06-05        点击:
摘要 : 选择到一款正确的MOS管,可以很好地控制生产制造成本,最为重要的是,为产品匹配了一款最恰当的元器件,这在产品未来的使用过程中,将会充分发挥其“螺丝钉”的作用,确保设备得到最高效、最稳定、最持久的应用效果。
选择到一款正确的MOS管,可以很好地控制生产制造成本,最为重要的是,为产品匹配了一款最恰当的元器件,这在产品未来的使用过程中,将会充分发挥其“螺丝钉”的作用,确保设备得到最高效、最稳定、最持久的应用效果。

MOS管选型诀窍

那么面对市面上琳琅满目的MOS管,该如何选择呢?下面,我们就分7个步骤来阐述MOS管的选型诀窍。

一、确定N、P沟道的选择

MOS管有两种结构形式,即N沟道型和P沟道型,结构不一样,使用的电压极性也会不一样,因此,在确定选择哪种产品前,首先需要确定采用N沟道还是P沟道MOS管。

在典型的功率应用中,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,应采用N沟道MOS管,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。

当MOS管连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOS管,这也是出于对电压驱动的考虑。

要选择适合应用的器件,必须确定驱动器件所需的电压,以及在设计中最简易执行的方法。


MOS管选型诀窍

二、确定额定电压

额定电压越大,器件的成本就越高。从成本角度考虑,还需要确定所需的额定电压,即器件所能承受的最大电压。根据实践经验,额定电压应当大于干线电压或总线电压,一般会留出1.2~1.5倍的电压余量,这样才能提供足够的保护,使MOS管不会失效。

就选择MOS管而言,必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压,即最大VDS。由于MOS管所能承受的最大电压会随温度变化而变化,设计人员必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围,确保电路不会失效。


MOS管选型诀窍

三、确定电流

确定完电压后,接下来要确定的就是MOS管的电流。需根据电路结构来决定,MOS管的额定电流应是负载在所有情况下都能够承受的最大电流;与电压的情况相似,MOS管的额定电流必须能满足系统产生尖峰电流时的需求。

电流的确定需从两个方面着手:连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下,MOS管处于稳态,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最大电流,只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。


MOS管选型诀窍

四、确定热要求

在确定电流之后,就要计算系统的散热要求。设计人员必须考虑两种不同的情况:最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果,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MOS管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,以及最大的结温。

器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积,即结温=最大环境温度+(热阻×功率耗散)。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散=I2×RDS(ON)。

由于设计人员已确定将要通过器件的最大电流,因此可以计算出不同温度下的RDS(ON)。值得注意的是,在处理简单热模型时,设计人员还必须考虑半导体结/器件外壳及外壳/环境的热容量;即要求印刷电路板和封装不会立即升温。

 
五、确定开关性能

选择MOS管的最后一步是确定其开关性能。影响开关性能的参数有很多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容。因为在每次开关时都要对这些电容充电,会在器件中产生开关损耗;MOS管的开关速度也因此被降低,器件效率随之下降;其中,栅极电荷(Qgd)对开关性能的影响最大。

 
六、封装因素考量

不同的封装尺寸MOS管具有不同的热阻和耗散功率,需要考虑系统的散热条件和环境温度(如是否有风冷、散热器的形状和大小限制、环境是否封闭等因素),基本原则就是在保证功率MOS管的温升和系统效率的前提下,选取参数和封装更通用的功率MOS管。

常见的MOS管封装有:

①插入式封装:TO-3P、TO-247、TO-220、TO-220F、TO-251、TO-92;

②表面贴装式:TO-263、TO-252、SOP-8、SOT-23、DFN。


七、选择好品牌

MOS管的生产和代理的企业很多,大致说来,主要有欧美系、日系、韩系、台系、国产几大系列。

其中以国产企业的产品种类最全、质量技术及性能最优,从性能效果考虑,是为MOS管的不二之选;以上海韦尔为代表的国产企业也是MOS管的高端品牌的代表,同样具有很强的竞争优势;这些品牌也是市面上被仿冒最多的。另外,由于品牌价值、技术优势等原因,国产系列的价格往往最实惠,最受人欢迎。

韩国和中国台湾的MOS管企业也是行业的重要产品供应商,不过在技术上,要稍弱于国产系列企业,而且在价格方面,国产系列企业更具优势;性价比相对高很多。