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电源材料MOS管选型有哪些基本原则?

2021-02-27 10:09 行业新闻 已读

  建议MOS选型的基本步骤:

  1、电压应力

  在电路应用中,漏极至源极电压VDS通常是首要考虑因素。这里的基本原理是,MOSFET的实际工作环境中的最大漏源峰值电压不大于器件规格中标称漏源击穿电压的90%。这是:

  VDS_peak≤90%* V(BR)DSS

  注意:通常,V(BR)DSS具有正温度系数。因此,低于器件最低工作温度的V(BR)DSS值应用作参考。

  2、漏极电流

  接下来,考虑漏极电流的选择。基本原理是,实际工作环境中MOSFET的最大周期性漏极电流不超过规格中标称最大漏极-源极电流的90%,最大漏极脉冲电流不超过标称值的90%规格中的漏极脉冲电流峰值:

  ID_max≤90%* ID

  ID_pulse≤90%* IDP

  注意:通常,ID_max和ID_pulse具有负温度系数。因此,低于最大结温的器件的ID_max和ID_pulse值应作为参考。器件此参数的选择非常不确定-主要是由于工作环境,散热技术和其他器件参数(例如导通电阻,热阻等)的相互限制。最终判断将基于结温(即下文第6条中的“功率耗散极限”)。经验表明,在实际应用中,规范中的ID比实际最大工作电流大很多倍,这是由于功率损耗和温度升高的限制所致。在初步计算期间,必须根据第6条中的功率损耗限制对该参数进行连续调整。建议初始选择为ID =(3至5)* ID_max的3至5倍左右。

  3、驱动要求

  MOSFEF的驱动要求由其总网络费用(Qg)的参数确定。如果要满足其他参数要求,请尝试选择较小的Qg,以简化驱动电路设计。选择控制电压是为了使Ron保持尽可能低,前提是不达到最大栅极-源极电压(VGSS)(通常使用设备规范中的推荐值)。

  4、损耗和散热

  Ron值较小有利于减少导通期间的损耗,Rth值较小可以减小温度差(在相同的功耗条件下),从而有利于散热。

  5、功率损耗的初步计算

  MOSFET损耗的计算主要包括以下8部分:

  PD = Pon + Poff + Poff_on + Pon_off + Pds + Pgs + Pd_f + Pd_recover

  具体的计算公式应根据具体的电路和工作条件确定。例如,同步整流的使用还应考虑体二极管正向导通期间的损耗和关闭转向时的反向恢复损耗。损耗计算可参考以下章节“ MOS管损耗的8个组成部分”。

  6、耗散功率约束

  器件的稳态功率损耗PDmax应该基于器件的最大工作转变温度极限。如果预先知道设备的工作环境温度,则可以按以下方式估算最大功耗:

  PD,最大≤(Tj,最大Tamb)/Rθj-a

  其中,Rθj-a是从器件结到其工作环境的总热阻,包括Rθ结壳,Rθcase下沉,Rθsink环境等。如果两者之间有绝缘材料,则必须考虑热阻。

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