MOSFET 的應用選擇須綜合各方面的限制及要求。下面主要從應用的安全可靠性方面闡述選型的基本原則。
首先我們要考慮以下幾個方面:
1。根據應用環境決定可預知的引數,比如Vds-peak ;Id(MAX); Tamba ;R θj-a等引數。
2。選定V(BR)DSS;按照原則來說,V(BR)DSS 約等於 110%*Vds-peak。
3。選定 ID;ID 約等於 (300%~500%)*ID(max)。
4。選擇Ron,Qg,Rth大者(這個要結合成本考慮選擇,在低成本可選擇的條件下,選擇大者)。
5。計算PD,這個要根據應用環境及上述選定的引數來進行計算。
6。計算耗散功耗約束:PD(max)
7。核算總PD是否符合功耗約束,如果PD相對於PD(max)太小或者太大都不可行,都要從第3部重新開始選擇;如PD與PD(max)基本接近,那麼我們的初級選型就算是通過了。
在選型的過程中,我們要了解其中的各個引數。
1 )電壓應力:
在電源電路應用中,往往首先考慮漏源電壓 V DS 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於器件規格書中標稱漏源擊穿電壓的 90% 。即:V DS_peak ≤ 90% * V (BR)DSS。
一般 V (BR)DSS 具有正溫度係數。故應取裝置最低工作溫度條件下之 V (BR)DSS值作為參考。
2 ) 漏極電流:
一般地, I D_max 及 I D_pulse 具有負溫度係數,故應取器件在最大結溫條件下之I D_max 及 I D_pulse 值作為參考。器件此引數的選擇是極為不確定的—主要是受工作環境,散熱技術,器件其它引數(如導通電阻,熱阻等)等相互制約影響所致。最終的判定依據是結點溫度(即如下第六條之“耗散功率約束”)。根據經驗,在實際應用中 I D 會比實際最大工作電流大數倍,這是因為散耗功率及溫升之限制約束。在初選計算時期還須根據下面第六條的散耗功率約束不斷調整此引數。建議初選於 3~5 倍左右 I D = (3~5)*I D_max 。
3 ) 驅動要求:
MOSFEF 的驅動要求由其柵極總充電電量( Qg )引數決定。在滿足其它引數要求的情況下,儘量選擇 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( V GSS )前提下使 Ron 儘量小的電壓值(一般使用器件規格書中的建議值)。
4 ) 損耗及散熱:
小的 Ron 值有利於減小導通期間損耗,小的 Rth 值可減小溫度差(同樣耗散功率條件下),故有利於散熱。
5 ) 損耗功率初算:
MOSFET 損耗計算主要包含如下 8 個部分:P D = 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,還要考慮體內二極體正向導通期間的損耗和轉向截止時的反向恢復損耗。
6 ) 耗散功率約束:
器件穩態損耗功率 P D,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:P D,max ≤ ( T j,max - T amb ) / R θj-a 。
其中 R θj-a 是器件結點到其工作環境之間的總熱阻 , 包括R θjuntion-case ,R θcase-sink ,R θsink-ambiance 等。如其間還有絕緣材料還須將其熱阻考慮進去。計算方式可按熱流等效電路進行計算。
再根據此數值返回到上面重新調整 I D /Ron 等引數(如需要)。直到 P D,max 計算值接近而有不超過 ( T j,max - T amb ) / R θj-a 計算值。