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可易亞教你正確挑選MOS管重要的一個環(huán)節(jié),MOS管挑選欠好就或許影響到整個電路的功率使用,會形成雪崩等原因,了解不同的MOS管部件的細微差別及不同開關(guān)電路中的參數(shù),我們能夠幫助工程師防止許多問題,下面我們來學習下MOS管的正確的挑選辦法。
第一步:選用P溝道仍是N溝道
可易亞半導體為企業(yè)選用正確元器材的第一步是決議選用N溝道仍是P溝道MOS管。在典型的功率使用中,當一個MOS管接地,而負載連接到干線電壓上時,該MOS管就構(gòu)成了低壓側(cè)開關(guān)。在低壓側(cè)開關(guān)中,應選用N溝道MOS管,這是出于對封閉或?qū)ㄆ鞑乃桦妷旱目紤]。當MOS管連接到總線及負載接地時,就要用高壓側(cè)開關(guān)。一般會在這個拓撲中選用P溝道MOS管,這也是出于對電壓驅(qū)動的考慮。
要挑選適宜的使用元器材,有必要確定驅(qū)動器材所需的電壓,以及在規(guī)劃中Z簡易履行的辦法。下一步是確定所需的額外電壓,或許器材所能接受的Z大電壓。額外電壓越大,器材的本錢就越高。依據(jù)實踐經(jīng)驗,額外電壓應當大于干線電壓或總線電壓。這樣才干供給滿足的保護,使MOS管不會失效。就挑選MOS管而言,有必要確定漏極至源極間或許接受的Z大電壓,即Z大VDS。知道MOS管能接受的Z大電壓會隨溫度而改變這點十分重要。規(guī)劃人員有必要在整個工作溫度范圍內(nèi)測驗電壓的改變范圍。額外電壓有必要有滿足的余量掩蓋這個改變范圍,保證電路不會失效。規(guī)劃工程師需求考慮的其他安全要素包括由開關(guān)電子設備(如電機或變壓器)誘發(fā)的電壓瞬變。不同使用的額外電壓也有所不同;一般,便攜式設備為20V、FPGA電源為20~30V、85~220VAC使用為450~600V。
第二步:確定額外電流
挑選MOS管的額外電流。視電路結(jié)構(gòu)而定,該額外電流應是負載在所有狀況下能夠接受的Z大電流。與電壓的狀況相似,規(guī)劃人員有必要保證所選的MOS管能接受這個額外電流,即便在體系發(fā)生尖峰電流時。兩個考慮的電流狀況是接連模式和脈沖尖峰。在接連導通模式下,MOS管處于穩(wěn)態(tài),此刻電流接連經(jīng)過器材。脈沖尖峰是指有大量電涌(或尖峰電流)流過器材。一旦確定了這些條件下的Z大電流,只需直接挑選能接受這個Z大電流的器材便可。
選好額外電流后,還有必要核算導通損耗。在實踐狀況下,MOS管并不是理想的器材,由于在導電過程中會有電能損耗,這稱之為導通損耗。MOS管在“導通”時就像一個可變電阻,由器材的RDS(ON)所確定,并隨溫度而明顯改變。器材的功率耗費可由Iload2×RDS(ON)核算,由于導通電阻隨溫度改變,因而功率耗費也會隨之按份額改變。對MOS管施加的電壓VGS越高,RDS(ON)就會越?。环粗甊DS(ON)就會越高。對體系規(guī)劃人員來說,這就是取決于體系電壓而需求折中權(quán)衡的地方。對便攜式規(guī)劃來說,選用較低的電壓比較容易(較為普遍),而關(guān)于工業(yè)規(guī)劃,可選用較高的電壓。留意RDS(ON)電阻會隨著電流輕微上升。關(guān)于RDS(ON)電阻的各種電氣參數(shù)改變可在制造商供給的技能材料表中查到。
技能對器材的特性有著嚴重影響,由于有些技能在提高Z大VDS時往往會使RDS(ON)增大。關(guān)于這樣的技能,假如計劃下降VDS和RDS(ON),那么就得添加晶片尺度,然后添加與之配套的封裝尺度及相關(guān)的開發(fā)本錢。業(yè)界現(xiàn)有好幾種企圖操控晶片尺度添加的技能,其間Z主要的是溝道和電荷平衡技能。
在溝道技能中,晶片中嵌入了一個深溝,一般是為低電壓預留的,用于下降導通電阻RDS(ON)。為了減少Z大VDS對RDS(ON)的影響,開發(fā)過程中選用了外延生長柱/蝕刻柱工藝。例如,飛兆半導體開發(fā)了稱為SupeRFET的技能,針對RDS(ON)的下降而添加了額外的制造過程。這種對RDS(ON)的關(guān)注十分重要,由于當規(guī)范MOSFET的擊穿電壓升高時,RDS(ON)會隨之呈指數(shù)級添加,而且導致晶片尺度增大。SuperFET工藝將RDS(ON)與晶片尺度間的指數(shù)關(guān)系變成了線性關(guān)系。這樣,SuperFET器材便可在小晶片尺度,甚至在擊穿電壓到達600V的狀況下,實現(xiàn)理想的低RDS(ON)。結(jié)果是晶片尺度可減小達35%。而關(guān)于終究用戶來說,這意味著封裝尺度的大幅減小。
第三步:確定散熱要求
挑選MOS管的下一步是核算體系的散熱要求。規(guī)劃人員有必要考慮兩種不同的狀況,即Z壞狀況和真實狀況。主張選用針對Z壞狀況的核算結(jié)果,由于這個結(jié)果供給更大的安全余量,能保證體系不會失效。在MOS管的材料表上還有一些需求留意的測量數(shù)據(jù);比如封裝器材的半導體結(jié)與環(huán)境之間的熱阻,以及Z大的結(jié)溫。
元器材的結(jié)溫等于Z大環(huán)境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結(jié)溫=Z大環(huán)境溫度+[熱阻×功率耗散])。依據(jù)這個方程可解出體系的Z大功率耗散,即按界說相等于I2×RDS(ON)。由于規(guī)劃人員已確定將要經(jīng)過器材的Z大電流,因而能夠核算出不同溫度下的RDS(ON)。值得留意的是,在處理簡略熱模型時,規(guī)劃人員還有必要考慮半導體結(jié)/器材外殼及外殼/環(huán)境的熱容量;即要求印刷電路