作為一個電源方面的工程師、技術人員,相信大家對 MOSFET 都不會陌生。在電源論壇中,關於MOSFET 的帖子也應有盡有,比如MOSFET 結構特點/工作原理、MOSFET 驅動技術、MOSFET 選型、MOSFET 損耗計算等。
工程師們要選用某個型號的 MOSFET,首先要看的就是規格書/datasheet,拿到 MOSFET 的規格書/datasheet 時,我們要怎麼去理解那十幾頁到幾十頁的內容呢?
以
英飛凌 MOS 晶片型號IPP60R190P6
為例子,本文將和大家分享一下小編對 MOSFET 規格書/datasheet 的一些理解,歡迎大家一起交流學習。
(規格書來源:icspec官網)
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MOSFET規格書的一些主要引數
1.VDS
通常所說的VDS,或者說是擊穿電壓,也就是我們說的耐壓。那麼一般MOS廠家是如何來定義這個引數的呢?
(規格書來源:icspec官網)
是不是表示設計中只要MOSFET上電壓不超過600V MOSFET就能工作在安全狀態?
相信很多人的答案是“是!”,但其實正確答案是“不是!”
這個引數是有條件的,這個最小值600V是在Tj=25℃的值,也就是隻有在Tj=25℃時,MOSFET上電壓不超過600V才算是工作在安全狀態。
MOSFET V(BR)DSS是正溫度係數的,其實datasheet上有一張V(BR)DSS與Tj的關係圖,如下:
(規格書來源:icspec官網)
要是電源用在寒冷的地方,環境溫度低到-40℃甚至更低的話,MOSFET V(BR)DSS值
所以在MOSFET使用中,我們都會保留一定的VDS的電壓裕量,其中一點就是為了考慮到低溫時MOSFET V(BR)DSS值變小了,另外一點是為了應對各種惡例條件下開關機的VDS電壓尖峰。
2、ID
(規格書來源:icspec官網)
行內人士都知道, MOSFET 最初都是按 xA, xV 的命名方式(比如 20N60~),慢慢的都轉變成Rds(on)和電壓的命名方式(比如 IPx60R190C6, 190 就是指 Rds(on)~)。
其實從電流到 Rds(on)這種命名方式的轉變就表明 ID 和 Rds(on)是有著直接聯絡的。
(MOSFET ID和Rds(on)的關係)
(1) 封裝能夠承受的損耗和封裝的散熱效能(熱阻)之間的關係
(2) MOSFET透過電流ID產生的損耗
(1), (2)聯立,計算得到ID和Rds_on的關係
3、Rds(on)
(規格書來源:icspec官網)
從MOSFET Rds(on)與Tj的圖表中可以看到:Tj增加Rds(on)增大,即Rds(on)是正溫度係數,MOSFET的這一特性使得MOSFET易於並聯使用。
4、Vgs(th)
(規格書來源:icspec官網)
因為高壓MOSFET的datasheet中沒有上面這個圖,所以有很多人會注意不到Vgs(th)的這一特性,這也是正常的。這一點可能是因為高壓MOSFET的Vgs(th)值一般都是2。5V以上,高溫時也就到2V左右。但對於低壓MOSFET就有點不一樣了,很多低壓MOSFET的Vgs(th)在常溫時就很低,比如BSC010NE2LS的Vgs(th)是1。2V~2V,高溫時最低都要接近0。8V了,這樣只要在Gate有一個很小的尖峰就可能誤觸發MOSFET開啟從而引起整個電源系統異常。
所以,低壓MOSFET使用時一定要留意Vgs(th)的這個負溫度係數的特性!
5、Ciss, Coss, Crss
MOSFET 帶寄生電容的等效模型
Ciss=Cgd+Cgs, Coss=Cgd+Cds, Crss=Cgd
Ciss, Coss, Crss的容值都是隨著VDS電壓改變而改變的,如下圖:
(規格書來源:icspec官網)
在 LLC 拓撲中,減小死區時間可以提高效率,但過小的死區時間會導致無法實現 ZVS。因此選擇在 VDS 在低壓時 Coss 較小的 MOSFET 可以讓 LLC 更加容易實現 ZVS,死區時間也可以適當減小,從而提升效率。
6、Qg, Qgs, Qgd
(規格書來源:icspec官網)
從此圖中能夠看出:
1。 Qg並不等於Qgs+Qgd
2。 Vgs高,Qg大,而Qg大,驅動損耗大
7、SOA
SOA曲線可以分為4個部分:
1)。 Rds_on的限制;
2)。最大脈衝電流限制;
3)。 VBR(DSS)擊穿電壓限制;
4)。 器件所能夠承受的最大的損耗限制。
這裡也涉及到很多專業知識,就不跟大家一一羅列了,大家可以上icspec官網查詢一下相關MOSFET晶片的規格書/datasheet,研究參考一下。
8、Avalanche
EAS:單次雪崩能量,EAR:重複雪崩能量,IAR:重複雪崩電流
(規格書來源:icspec官網)
MOSFET的雪崩能力主要體現在以下兩個方面:
1。 最大雪崩電流 ==>IAR;
2。 MOSFET的最大結溫Tj_max ==>EAS、EAR 雪崩能量引起發熱導致的溫升。
9、體內二極體引數
(規格書來源:icspec官網)
VSD,二極體正向壓降 ==>這個引數不是關注的重點,trr,二極體反向回覆時間 ==>越小越好,Qrr,反向恢復電荷 ==>Qrr大小關係到MOSFET的開關損耗,越小越好,trr越小此值也會小。
(規格書來源:icspec官網)
● 不同拓撲 MOSFET 的選擇
針對不同的拓撲,對MOSFET的引數有什麼不同的要求?怎麼選擇適合的MOSFET?
1).
反激;
2).
PFC、雙管正激等硬開關;
3).
LLC諧振、移相全橋等軟開關拓撲;
4).
防反接,Oring MOSFET。