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MOSFET选型原则,mosfet选型要考虑哪些因素

科技观察员 来源:网络整理 作者:网络整理 2023-07-20 16:33 次阅读

MOSFET是电路中非常常见的元件,常用于信号开关、功率开关、电平转换等各种用途。由于MOSFET的型号众多,应用面广,本文将详细介绍MOSFET选型原则以及mosfet选型要考虑的因素。

MOSFET选型原则

1、是N-MOS还是P-MOS:N-MOS性价比高

(1)从电路结构上看,低压侧开关选N-MOS,高压侧开关选P-MOS;

(2)从成本和便利性上看,N沟道MOSFET选择的型号多,物料成本低;P沟道MOSFET选择的型号较少,物料成本高;

(3)从性能上看,NMOS导通电阻小,发热量更低,允许通过的电流大,应用场景也更广泛,正激,反激、推挽、半桥、全桥等拓扑电路都能应用。

2、选取封装类型:SMT器件生产效率高

(1)温升和热设计是选取封装最基本的要求,基本原则就是在保证MOSFET的温升和系统效率的前提下,选取参数和封装更通用的型号;

(2)系统的结构尺寸限制;

(3)功耗或散热方面的需求;

(4)生产、装配、维修的效率和便利性。

3、选取耐压BVdss:预留足够的余量

(1)产品的额定电压是固定的,MOSFET的耐压选取也就比较容易,由于BVdss具有正温度系数,在实际的应用中要结合这些因素综合考虑。

(2)VDS中的最高尖峰电压如果大于BVdss,即便这个尖峰脉冲电压的持续只有几个或几十个ns,MOSFET管也会进入雪崩击穿状态而发生损坏。

(3)因此MOSFET管的雪崩电压通常发生在1.2~1.3倍的BVDSS,而且持续的时间通常都是μs、甚至ms级,因此在选择BVdss时需要留有足够的余量。

4、选取Id电流:预留足够的余量

(1)Id电流代表MOSFET能流过的最大电流,反映带负载能力,超过这个值可能会因为超负荷导致MOSFET损坏。

(2)Id电流参数选择时,需要考虑连续工作电流和电涌带来的尖峰电流,确保MOSFET能够承受最大的电流值。

(3)Id电流具有负温度系数,电流值会随着结温度升高而降低,因此应用时需要考虑的其在高温时的Id值能否符合要求。

5、选取栅极阈值电压Vth:需结合电路需求选择

(1)Vth是指当源极与漏极之间有指定电流时,栅极使用的电压;

(2)Vth具有负温度系数,选择参数时需要考虑。

(3)不同电子系统选取MOSFET管的阈值电压Vth并不相同,需要根据系统的驱动电压,选取合适阈值电压的MOSFET管。

(4)阈值电压越高抗干扰性能越强,可以减少尖峰脉冲造成的电路误触发。

6、选取导通电阻Rds(on):越低越好

(1)Rds(on)和导通损耗直接相关,RDSON越小,功率MOSFET的导通损耗越小、效率越高、工作温升越低。

(2)Rds(on)时正温度系数,会随着MOSFET温度升高而变大,也就是Rds(on)电阻值会随着电流增大轻微上升,因此选择时需要留有余量。

(3)Rds(on)低的MOSFET通常成本比较高,可以通过优化驱动电路,改进散热等方式,选用Rds(on)较大一些的的低成本器件。

7、选取寄生电容/栅电荷:Ciss、Coss、Crss;Qg、Qgd、Qoss:越小越好

(1)影响开关性能参数,最重要的是Ciss、Coss和Crss的电容,这些电容在工作时重复充放电产生开关损耗,导致MOSFET开关速度下降,效率降低。

(2)栅电荷反映存储在端子间的电荷,在开关电路工作时,电容上的电荷会随着电压变化,因此设计栅极驱动电路时需要考虑栅极电荷的影响。

8、热设计:按照最坏情况来设计

(1)确保MOSFET工作在开关状态,关注封装的半导体结与环境之间的热阻,以及最高的结温。

(2)设计人员需充分考虑最坏情况和真实情况,建议采用针对最坏情况的计算结果,确保系统不会失效。

(3)如果系统允许,尽量加大散热器尺寸和选用更好的散热方式,提升系统工作稳定性。

9、其他:

MOSFET选型时还需要关注开关时间(ton、toff)、内部寄生二极管、低频跨导gm等参数。

mosfet选型要考虑哪些因素

1.根据应用环境决定可预知的参数,比如Vds-peak;Id(MAX);Tamba;Rθj-a等参数。

2.选定V(BR)DSS;按照原则来说,V(BR)DSS约等于110%*Vds-peak。

3.选定ID;ID约等于(300%~500%)*ID(max)。

4.选择Ron,Qg,Rth大者(这个要结合成本考虑选择,在低成本可选择的条件下,选择大者)。

5.计算PD,这个要根据应用环境及上述选定的参数来进行计算。

6.计算耗散功耗约束:PD(max)

7.核算总PD是否符合功耗约束,如果PD相对于PD(max)太小或者太大都不可行,都要从第3部重新开始选择;如PD与PD(max)基本接近,那么我们的初级选型就算是通过了。

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