7个步骤来阐述个步骤来阐述MOS管的选型要求管的选型要求
MOS管是电子制造的基本元件,但面对不同封装、不同特性、不同品牌的MOS管时,该如何抉择?有没有省
心、省力的遴选方法?下面我们就来看一下老司机是如何做的。
MOS管是电子制造的基本元件,但面对不同封装、不同特性、不同品牌的MOS管时,该如何抉择?有没有省心、省力的遴选
方法?下面我们就来看一下老司机是如何做的。
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。
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管的选型要求。
首先是确定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。
MOS管的两种结构:N沟道型和P沟道型
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。
第二步是确定电压
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。
此外,设计工程师还需要考虑其他安全因素:如由开关电子设备(常见有电机或变压器)诱发的电压瞬变。另外,不同应用的额
定电压也有所不同;通常便携式设备选用20V的MOS管,FPGA电源为20~30V的MOS管,85~220VAC应用时MOS管VDS
为450~600V。
第三步为确定电流
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。
选好额定电流后,还必须计算导通损耗。在实际情况下,MOS管并不是理想的器件,因为在导电过程中会有电能损耗,也就
是导通损耗。MOS管在“导通”时就像一个可变电阻,由器件的导通电阻RDS(ON)所确定,并随温度而显著变化。
器件的功率损耗PTRON=Iload2×RDS(ON)计算(Iload:最大直流输出电流),由于导通电阻会随温度变化,因此功率耗损也
会随之按比例变化。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。
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