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MOSFET选型细致事项及应用实例
编辑:上海责允电子科技有限公司   发布时间:2019-10-29

作为电源模块气体系中的基本部件,工程师如何根据参数做出精确选择呢?本文将讨论如何通过四步来选择精确的MOSFET。   MOSFET的选型基础   MOSFET有两大类型:N沟道和P沟道。在功率体系中,MOSFET可被看成电源模块气开关。当在N沟道MOSFET的栅极和源极间加上正电源模块压时,其开关导 通。导通时百度排名优化,电源模块流可经开关从漏极流向源极。漏极和源极之间存在一个内阻,称为导通电源模块阻RDS(ON)。必须清楚MOSFET的栅极是个高阻抗端,因此,总 是要在栅极加上一个电源模块压。假如栅极为悬空,器件将不能按设计意图工作,并可能在不恰当的时刻导通或关闭,导致体系产生潜在的功率损耗。当源极和栅极间的电源模块 压为零时,开关关闭,而电源模块流制止通过器件。虽然这时器件已经关闭,但仍然有细小电源模块流存在,这称之为漏电源模块流,即IDSS。   作为电源模块气体系中的基本部件,工程师如何根据参数做出精确选择呢?本文将讨论如何通过四步来选择精确的MOSFET。   1)沟道的选择。为设计选择精确器件的第一步是决定采用N沟道照旧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源模块 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源模块压的考虑。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,这也是出于对电源模块压驱动的考虑。   MOSFET选型细致事项及应用实例   2)电源模块压和电源模块流的选择。额定电源模块压越大,器件的成本就越高。根据实践经验,额定电源模块压应当大于干线电源模块压或总线电源模块压。如许才能提供充足的珍爱,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最大电源模块压,即最大VDS。设计工程师必要考虑的其他安全因素包括由开关电源模块子设备(如电源模块机 或变压器)诱发的电源模块压瞬变。不同应用的额定电源模块压也有所不同;通常河南人事考试中心网,便携式设备为20V、FPGA电源模块源为20~30V、85~220VAC应用为450~600V。   在延续导通模式下,MOSFET处于稳态,此时电源模块流延续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电源模块涌(或尖峰电源模块流)流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电源模块流,只需直接选择能承受这个最大电源模块流的器件便可。   3)计算导通损耗。MOSFET器件的功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算,因为导通电源模块阻随温度转变,因此功率耗损也会随之按比例转变。对便携 式设计来说,采用较低的电源模块压比较容易(较为普遍),而对于工业设计,可采用较高的电源模块压。细致RDS(ON)电源模块阻会随着电源模块流轻微上升。关于RDS(ON)电源模块 阻的各种电源模块气参数转变可在制造商提供的技术资料表中查到。   4)计算体系的散热要求。设计人员必须考虑两种不同的情况,即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算效果,由于这个效果提供更大的安全余量,能 确保体系不会失效。在MOSFET的资料表上还有一些必要细致的测量数据;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。   开关损耗其实也是一个很紧张的指标。从下图可以看到,导通瞬间的电源模块压电源模块流乘积相称大。肯定程度上决定了器件的开关性能。不过,假如体系对开关性能要求比较高,可以选择栅极电源模块荷QG比较小的功率MOSFET。   MOSFET选型细致事项及应用实例   MOSFET应用案例解析   1.开关电源模块源应用   从定义上而言,这种应用必要MOSFET定期导通和关断。同时,稀有十种拓扑可用于开关电源模块源,这里考虑一个简单的例子。DC-DC电源模块源中常用的基本降压转换器寄托两个MOSFET来实行开关功能(下图),这些开关交替在电源模块感里存储能量,然后把能量开释给负载。目前,设计职员经常选择数百kHz乃至1 MHz以上的频率,因为频率越高,磁性元件可以更小更轻。开关电源模块源中第二紧张的MOSFET参数包括输出电源模块容、阈值电源模块压、栅极阻抗和雪崩能量。   MOSFET选型细致事项及应用实例   2.马达控制应用   马达控制应用是功率MOSFET大有效武之地的另一个应用领域。典型的半桥式控制电源模块路采用2个MOSFET (全桥式则采用4个),但这两个MOSFET的关断时间(死区时间)相称。对于这类应用,反向恢复时间(trr) 特别很是紧张。在控制电源模块感式负载(比如马达绕组)时豪沃驾驶室,控制电源模块路把桥式电源模块路中的MOSFET切换到关断状况,此时桥式电源模块路中的另一个开关经过MOSFET中的体二极管一时反向传导电源模块流。于是,电源模块流重新循环,继承为马达供电源模块。当第一个MOSFET再次导通时,另一个MOSFET二极管中存储的电源模块荷必须被移除,通过第一个MOSFET放电源模块,而这是一种能量的损耗,故trr 越短,这种损耗越小。   3.汽车应用   曩昔的近20年里,汽车勤奋率MOSFET已经得到了长足发展。选勤奋率MOSFET是由于其能够耐受汽车电源模块子体系中常碰到的掉载和体系能量突变等引起的 瞬态高压征象,且其封装简单,重要采用TO220 和 TO247封装。同时,电源模块动车窗、燃油喷射、间歇式雨刷和巡航控制等应用已渐渐成为大多数汽车的标配,在设计中必要类似的功率器件。在这期间,随着电源模块机、 螺线管和燃油喷射器日益普及,车勤奋率MOSFET也赓续发展强大。   汽车设备中所用的MOSFET器件涉及广泛的电源模块压、电源模块流和导通电源模块阻范围。电源模块机控制设备桥接配置会使用30V和40V击穿电源模块压型号;而在必须控制负载突卸和 突升启动情况的场合,会使用60V装配驱动负载;当行业标准转移至42V电源模块池体系时,则需采用75V技术。高辅助电源模块压的设备必要使用100V至150V型 款;至于400V以上的MOSFET器件则应用于发动机驱动器机组和高亮度放电源模块(HID)前灯的控制电源模块路。   汽车MOSFET驱动电源模块流的范围由2A至100A以上,导通电源模块阻的范围为2mΩ至100mΩ。MOSFET的负载包括电源模块机、阀门、灯、加热部件、电源模块容性压电源模块组件和DC/DC电源模块源。开关频率的范围通常为10kHz 至100kHz,必须细致的是,电源模块机控制不适用开关频率在20kHz以上。其它的重要需求是UIS性能,结点温度极限下(-40度至175度,偶然高达200度)的工作状态,以及超越汽车使用寿命的高可靠性。   4. LED 灯具的驱动。   设计LED灯具的时候经常要使用MOS管,对LED恒流驱动而言,一样平常使用NMOS。功率MOSFET和双极型晶体管不同,它的栅极电源模块容比较大上海定位找人,在导通之前要先对该电源模块容充电源模块,当电源模块容电源模块压超过阈值电源模块压(VGS-TH)时MOSFET才开始导通。因此,设计时必须细致栅极驱动器负载能力必须充足大,以保证在体系要求的时间内完成对等效栅极电源模块容(CEI)的充电源模块。   而MOSFET的开关速度和其输入电源模块容的充放电源模块有很大关系。使用者虽然无法降低Cin的值,但可以降低栅极驱动回路旌旗灯号源内阻Rs的值,从而减小栅极回路 的充放电源模块时间常数,加快开关速度一样平常IC驱动能力重要表现在这里,我们谈选择MOSFET是指外置MOSFET驱动恒流IC。内置MOSFET的IC当然 不用我们再考虑了,一样平常大于1A电源模块流会考虑外置MOSFET.为了获得到更大、更天真的LED功率能力,外置MOSFET是唯一的选择体例,IC必要合适 的驱动能力,MOSFET输入电源模块容是关键的参数。下图Cgd和Cgs是MOSFET等效结电源模块容。   MOSFET选型细致事项及应用实例   一样平常IC的PWM OUT输出内部集成了限流电源模块阻,详细数值大小同IC的峰值驱动输出能力有关,可以近似认为R=Vcc/Ipeak.一样平常结合IC驱动能力 Rg选择在10-20Ω左右。   一样平常的应用中IC的驱动可以直接驱动MOSFET,但是考虑到通常驱动走线不是直线,感量可能会更大,并且为了防止外部干扰,照旧要使用Rg驱动电源模块阻进行克制.考虑到走线分布电源模块容的影响,这个电源模块阻要尽量靠近MOSFET的栅极。   MOSFET选型细致事项及应用实例   以上讨论的是MOSFET ON状况时电源模块阻的选择,在MOSFET OFF状况时为了保证栅极电源模块荷快速泻放,此时阻值要尽量小。通常为了保证快速泻放,在Rg上可以并联一个二极管。当泻放电源模块阻过小,因为走线电源模块感的缘故原由也会引起谐振(因此有些应用中也会在这个二极管上串一个小电源模块阻),但是因为二极管的反向电源模块流不导通,此时Rg又参与反向谐振回路,因此可以克制反向谐振的尖峰。   估算导通损耗、输出的要求和结区温度的时候,就可以参考前文所指出的方法。   MOSFET的应用领域特别很是广泛,远非一两篇文章可以概括。    

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