MOSFET是電路中非常常見的元件,常用于信號開關、功率開關、電平轉換等各種用途。由于MOSFET的型號眾多,應用面廣,本文將詳細介紹MOSFET選型原則以及mosfet選型要考慮的因素。
MOSFET選型原則
1、是N-MOS還是P-MOS:N-MOS性價比高
(1)從電路結構上看,低壓側開關選N-MOS,高壓側開關選P-MOS;
(2)從成本和便利性上看,N溝道MOSFET選擇的型號多,物料成本低;P溝道MOSFET選擇的型號較少,物料成本高;
(3)從性能上看,NMOS導通電阻小,發(fā)熱量更低,允許通過的電流大,應用場景也更廣泛,正激,反激、推挽、半橋、全橋等拓撲電路都能應用。
2、選取封裝類型:SMT器件生產(chǎn)效率高
(1)溫升和熱設計是選取封裝最基本的要求,基本原則就是在保證MOSFET的溫升和系統(tǒng)效率的前提下,選取參數(shù)和封裝更通用的型號;
(2)系統(tǒng)的結構尺寸限制;
(3)功耗或散熱方面的需求;
(4)生產(chǎn)、裝配、維修的效率和便利性。
3、選取耐壓BVdss:預留足夠的余量
(1)產(chǎn)品的額定電壓是固定的,MOSFET的耐壓選取也就比較容易,由于BVdss具有正溫度系數(shù),在實際的應用中要結合這些因素綜合考慮。
(2)VDS中的最高尖峰電壓如果大于BVdss,即便這個尖峰脈沖電壓的持續(xù)只有幾個或幾十個ns,MOSFET管也會進入雪崩擊穿狀態(tài)而發(fā)生損壞。
(3)因此MOSFET管的雪崩電壓通常發(fā)生在1.2~1.3倍的BVDSS,而且持續(xù)的時間通常都是μs、甚至ms級,因此在選擇BVdss時需要留有足夠的余量。
4、選取Id電流:預留足夠的余量
(1)Id電流代表MOSFET能流過的最大電流,反映帶負載能力,超過這個值可能會因為超負荷導致MOSFET損壞。
(2)Id電流參數(shù)選擇時,需要考慮連續(xù)工作電流和電涌帶來的尖峰電流,確保MOSFET能夠承受最大的電流值。
(3)Id電流具有負溫度系數(shù),電流值會隨著結溫度升高而降低,因此應用時需要考慮的其在高溫時的Id值能否符合要求。
5、選取柵極閾值電壓Vth:需結合電路需求選擇
(1)Vth是指當源極與漏極之間有指定電流時,柵極使用的電壓;
(2)Vth具有負溫度系數(shù),選擇參數(shù)時需要考慮。
(3)不同電子系統(tǒng)選取MOSFET管的閾值電壓Vth并不相同,需要根據(jù)系統(tǒng)的驅動電壓,選取合適閾值電壓的MOSFET管。
(4)閾值電壓越高抗干擾性能越強,可以減少尖峰脈沖造成的電路誤觸發(fā)。
6、選取導通電阻Rds(on):越低越好
(1)Rds(on)和導通損耗直接相關,RDSON越小,功率MOSFET的導通損耗越小、效率越高、工作溫升越低。
(2)Rds(on)時正溫度系數(shù),會隨著MOSFET溫度升高而變大,也就是Rds(on)電阻值會隨著電流增大輕微上升,因此選擇時需要留有余量。
(3)Rds(on)低的MOSFET通常成本比較高,可以通過優(yōu)化驅動電路,改進散熱等方式,選用Rds(on)較大一些的的低成本器件。
7、選取寄生電容/柵電荷:Ciss、Coss、Crss;Qg、Qgd、Qoss:越小越好
(1)影響開關性能參數(shù),最重要的是Ciss、Coss和Crss的電容,這些電容在工作時重復充放電產(chǎn)生開關損耗,導致MOSFET開關速度下降,效率降低。
(2)柵電荷反映存儲在端子間的電荷,在開關電路工作時,電容上的電荷會隨著電壓變化,因此設計柵極驅動電路時需要考慮柵極電荷的影響。
8、熱設計:按照最壞情況來設計
(1)確保MOSFET工作在開關狀態(tài),關注封裝的半導體結與環(huán)境之間的熱阻,以及最高的結溫。
(2)設計人員需充分考慮最壞情況和真實情況,建議采用針對最壞情況的計算結果,確保系統(tǒng)不會失效。
(3)如果系統(tǒng)允許,盡量加大散熱器尺寸和選用更好的散熱方式,提升系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。
9、其他:
MOSFET選型時還需要關注開關時間(ton、toff)、內部寄生二極管、低頻跨導gm等參數(shù)。
mosfet選型要考慮哪些因素
1.根據(jù)應用環(huán)境決定可預知的參數(shù),比如Vds-peak;Id(MAX);Tamba;Rθj-a等參數(shù)。
2.選定V(BR)DSS;按照原則來說,V(BR)DSS約等于110%*Vds-peak。
3.選定ID;ID約等于(300%~500%)*ID(max)。
4.選擇Ron,Qg,Rth大者(這個要結合成本考慮選擇,在低成本可選擇的條件下,選擇大者)。
5.計算PD,這個要根據(jù)應用環(huán)境及上述選定的參數(shù)來進行計算。
6.計算耗散功耗約束:PD(max)
7.核算總PD是否符合功耗約束,如果PD相對于PD(max)太小或者太大都不可行,都要從第3部重新開始選擇;如PD與PD(max)基本接近,那么我們的初級選型就算是通過了。
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