電源MOS管開關選型五步曲
來源：立深鑫電子????????發布時間：08-19????????點擊：
摘要 : 最近發現有網民朋友在互聯網上搜索關于電源mos管開關如何正確選型？這個問題，我們作為知名MOS管品牌一級代理商，今天就從專業角度專門為大家介紹下。
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一、電源上的MOS管開關選擇方法
在ORingFET應運中，其實mos管角色是開關器件，在服務器類應運中電源連續不斷運行，這樣一來開關基本上始終保持處在導通模式。其開關功能模塊只起到在運行和關閉，還有電源發生常見故障之時。
相比較長期從事以開關為關鍵應用的制作人士，ORingFET應用制作人士很明顯都要了解mos管開關的各種基本特征。以服務器為例，在正常的作業過程中，mos管開關只相當于一個導體。從而，ORingFET應用制作人士最關切的是最小傳導自然損耗。
二、低RDS(ON)可把BOM及PCB尺寸降至最小
通常來說，mos管開關生產制造商使用RDS(ON)技術參數來理解導通阻抗;對ORingFET使用來講，RDS(ON)也是最重要的電子元器件特征。
數據資料參考手冊理解RDS(ON)與柵極(或驅動)電壓VGS以及流經開關的電流有關系，但相對于多方面的柵極驅動，RDS(ON)是一個相對靜態技術參數。
三、需牢記，在DC電路中，并聯電阻性負荷的等效阻抗小于每一個負荷獨立的阻抗值。
許多情況下，設計工作人員應該密切關注數據資料參考手冊上的安全工作區(SOA)曲線，該曲線同時描述了漏極電流和漏源電壓的的關系。
一般來說，SOA理解了MOSFET能夠安全工作的電源電壓和電流。
在ORingFET使用中，關鍵的問題是：在"完全導通狀態"下FET的電流傳送工作能力。
四、事實上無需SOA曲線也能獲得漏極電流值。
若開發人員試圖開發尺寸最小、成本最低的電源，低導通阻抗更是加倍的重要。在電源設計中，每個電源常常必須要多個ORingmos管開關并行工作，必須要多個器件來把電流傳送給負載。在許多情況下，開發人員必須并聯mos管開關，以有效降低RDS(ON)。
若開發是實現熱插拔功能，SOA曲線或許更能充分發揮作用。在這個情況下，mos管開關需要部分導通工作。SOA曲線定義了不相同脈沖期間的電流和電壓限值。
要注意剛剛不久說起的額定電流，這也是值得考慮的熱技術指標，因為始終導通的mos管開關很容易發熱。另外，日漸升高的結溫也會導致RDS(ON)的增加。mos管開關資料手冊規定了熱阻抗技術指標，其定義為mos管開關封裝的半導體結散熱能力。RθJC的最簡單的定義是結到管殼的熱阻抗。細言之，在實際測量中其代表從器件結(對于一個垂直mos管開關，即裸片的上表面附近)到封裝外表面的熱阻抗，在資料手冊中有闡述。若采用PowerQFN封裝，管殼定義為這個大漏極片的中心。因此，RθJC定義了裸片與封裝系統的熱效應。RθJA定義了從裸片表面到周圍環境的熱阻抗，而且一般通過一個腳注來標出來與PCB設計的的關系，其中包括鍍銅的層數和厚度。
現在讓我們考慮開關電源應用，以及這種應用如何需要從一個不同的角度來審視數據手冊。從定義上而言，這種應用需要mos管開關定期導通和關斷。同時，有數十種拓撲可用于開關電源，這里考慮一個簡單的例子。DC-DC電源中常用的基本降壓轉換器依賴兩個mos管開關來執行開關功能(圖2)，這些開關交替在電感里存儲能量，然后把能量釋放給負載。目前，設計人員常常選擇數百kHz乃至1MHz以上的頻率，因為頻率越高，磁性元件可以更小更輕。
很顯然，電源設計非常的復雜，而且還沒有1個簡易的公式可用來mos管開關的評詁。但大家不如考慮一些重要的參數，以及這類參數為何尤為重要。傳統上，很多電源設計技術人員都選用1個綜合性品質因數(柵極電荷QG×導通阻抗RDS(ON))來評詁mos管開關或對之進行等級劃分。
柵極電荷和導通阻抗之所以重要，是由于兩者都對電源的效率有直接的影響。對效率有影響的損耗關鍵可分為二種形式--傳導損耗和開關損耗。
柵極電荷是產生開關損耗的關鍵根本原因。柵極電荷單位為納庫侖(nc)，是mos管開關柵極充電放電所需的能量。柵極電荷和導通阻抗RDS(ON)在半導體設計和制造工藝中相互關聯，通常情況下，元器件的柵極電荷值較低，其導通阻抗參數就稍高。開關電源中第二重要的mos管開關參數包括輸出電容、閾值電壓、柵極阻抗和雪崩能量。
一些特殊性的拓撲也會改變不一樣mos管開關參數的相關品質，比如，能夠把傳統的同步降壓轉換器與諧振轉換器做比較。諧振轉換器只在VDS(漏源電壓)或ID(漏極電流)過零時才進行mos管開關開關，進而可把開關損耗降至最低。這類技術被成為軟開關或零電壓開關(ZVS)或零電流開關(ZCS)技術。這是因為開關損耗被最小化，RDS(ON)在這類拓撲中顯得更為重要。
低輸出電容(COSS)值對這兩類轉換器都大有好處。諧振轉換器中的諧振電路關鍵由變壓器的漏電感與COSS決定。此外，在兩個mos管開關關斷的死區時間內，諧振電路必須讓COSS完全放電。
低輸出電容也有利于傳統的降壓轉換器(有時又稱為硬開關轉換器)，但是根本原因不一樣。這是因為每一個硬開關周期存儲在輸出電容中的能量會丟失，反之在諧振轉換器中能量反復循環。因此，低輸出電容對于同步降壓調節器的低邊開關尤其重要。
五、mos管開關初選基本步驟
1、電壓應力
在電源電路使用中，通常先要考慮漏源電壓VDS的選擇。在此上的基本原則為MOSFET實際工作環境中的最大峰值漏源極間的電壓不大于元器件規格書中標稱漏源擊穿電壓的90%。
即：VDS_peak≤90%*V(BR)DSS
注：一般地，V(BR)DSS具有正溫度系數。故應取設備最低工作溫度條件下之V(BR)DSS值做為參考。
2、漏極電流
其次考慮漏極電流的選擇?；驹瓌t為MOSFET實際工作環境中的最
3、驅動要求
MOSFEF的驅動要求由其柵極總充電電量（Qg）參數決定。在滿足其它參數要求的情況下，盡量選擇Qg小者以便驅動電路的設計。驅動電壓選擇在保證遠離最大柵源電壓（VGSS）前提下使Ron盡量小的電壓值（一般使用器件規格書中的建議值）
4、損耗及散熱
小的Ron值有利于減小導通期間損耗，小的Rth值可減小溫度差（同樣耗散功率條件下），故有利于散熱。
5、損耗功率初算
MOSFET損耗計算主要包含如下8個部分：
即：PD=Pon+Poff+Poff_on+Pon_off+Pds+Pgs+Pd_f+Pd_recover
詳細計算公式應根據具體電路及工作條件而定。例如在同步整流的應用場合，還要考慮體內二極管正向導通期間的損耗和轉向截止時的反向恢復損耗。損耗計算可參考下文的“mos管開關損耗的8個組成部分”部分。
6、耗散功率約束
器件穩態損耗功率PD,max應以器件最大工作結溫度限制作為考量依據。如能夠預先知道器件工作環境溫度，則可以按如下方法估算出最大的耗散功率：
即：PD,max≤（Tj,max-Tamb）/Rθj-a
其中Rθj-a是器件結點到其工作環境之間的總熱阻包括Rθjuntion-case,Rθcase-sink,Rθsink-ambiance等。如其間還有絕緣材料還須將其熱阻考慮進去。
好了，今天關于mos管如何選型就和大家分享到這里，如您需要了解更多關于mos管開關產品采購及mos管開關價格方面的咨詢，可以隨時聯系我們。
