MOS管是電子制造的基本元件,在電路應用中必不可少,面對不同封裝、不同特性的MOS管時,選擇到一款正確的MOS管,不僅可以很好地控制生產制造成本,更重要的是,在為產品匹配了一款最恰當的元器件后,這在產品未來的使用過程中,將會充分發揮其“螺絲釘”的作用,確保設備得到最高效、最穩定、最持久的應用效果。
那么面對市面上琳瑯滿目的MOS管,該如何選擇呢?下面,我們就電壓和電流兩個方面入手,對MOS管選型進行一些分析。
MOS管的電壓
一般情況下,產品的額定電壓越大,器件的成本就越高。從成本角度考慮,還需要確定所需的額定電壓,即器件所能承受的很大電壓。根據實踐經驗,額定電壓應當大于干線電壓或總線電壓,一般會留出1.2~1.5倍的電壓余量,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很大電壓,即很大VDS。由于MOS管所能承受的很大電壓會隨溫度變化而變化,設計人員必須在整個工作溫度范圍內測試電壓的變化范圍。額定電壓必須有足夠的余量覆蓋這個變化范圍,確保電路不會失效。
此外,設計工程師還需要考慮其他安全因素:如由開關電子設備(常見有電機或變壓器)誘發的電壓瞬變。另外,不同應用的額定電壓也有所不同;通常便攜式設備選用20V的MOS管,FPGA電源為20~30V的MOS管,85~220VAC應用時MOS管VDS為450~600V。
MOS管的電流
確定完電壓后,接下來要確定的就是MOS管的電流。需根據電路結構來決定,MOS管的額定電流應是負載在所有情況下都能夠承受的很大電流;與電壓的情況相似,MOS管的額定電流必須能滿足系統產生尖峰電流時的需求。
電流的確定需從兩個方面著手:連續模式和脈沖尖峰。在連續導通模式下,MOS管處于穩態,此時電流連續通過器件。脈沖尖峰是指有大量電涌(或尖峰電流)流過器件。一旦確定了這些條件下的很大電流,只需直接選擇能承受這個很大電流的器件便可。
選好額定電流后,還必須計算導通損耗。在實際情況下,MOS管并不是理想的器件,因為在導電過程中會有電能損耗,也就是導通損耗。MOS管在“導通”時就像一個可變電阻,由器件的導通電阻RDS(ON)所確定,并伴隨溫度有顯著變化。
器件的功率損耗PTRON=Iload2?RDS(ON)計算(Iload:很大直流輸出電流),由于導通電阻會隨溫度變化,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。
技術對器件的特性也有著重大影響,因為有些技術在提高很大VDS(漏源額定電壓)時往往會使RDS(ON)增大。對于這樣的技術,如果打算降低VDS和RDS(ON),那么就得增加晶圓尺寸,從而增加與之配套的封裝尺寸及相關的開發成本。
對MOS管的選型但看著兩個方面還是不夠全面,但因為篇幅的原因金譽半導體今天先介紹到這里,下次再介紹其他方面對MOS管選型的影響,在以上內容中其實也不難看出,溫度的變化也在是非常重要的一環,其次還有開關性能、溝道選擇等,我們下次再來。
審核編輯 黃昊宇
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