冠华伟业告诉您如何选择MOS管产品
发布日期:2021-04-15
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MOS管的选择是非常重要的，选择不好可能会影响到整个电路的功率使用，掌握不同MOS管部件的细微差别和不同开关电路中的参数，可以帮助工程师避免很多问题，下面是冠华伟业对于MOS管选择的一些建议。
一、P沟道和N沟道
首先第一步是确定采用N沟道还是P沟道MOS管。在功率应用中，当一个MOS管接地，而负载连接到干线电压上时，MOS管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，一般采用N沟道MOS管，这是对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOS管连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会采用P沟道MOS管，这是出于对电压驱动的考虑。 想要选泽适合的应用元器件，必须确定驱动器件所需的电压，以及在设计中简易执行的方法。接下来就是确定所需要的额定电压，或元器件可以承载的最大电压。额定电压越大，器件成本越高。实际应用中，额定电压应大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够保护，使MOS管不会失效。对于MOS管的选择来说，必须确定漏极至源极之间可能承受的最大电压，即最大VDS。所以知道MOS管能够承受的最大电压会随温度变化这点非常重要。设计人员需要在整个工作温度范围内对电压的变化范围进行测试。额定电压需要需要有足够的余量覆盖这个变化范围，确保电路不失效。除此之外，还需要考虑其他安全因素诱发的电压瞬变。
二、确定额定电流
MOS管的额定电流是看电路结构而定的，额定电流是负载所有情况下能承受的最大电流。与电压情况类似，设计人员需要确保所选择的MOS管能够承载这个额定电流，即使在系统产生尖峰电流时。两个需要考虑的电流情况分别是连续模式和脉冲尖峰。MOS管在连续导通的模式下处于稳定状态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰指的有大量电涌（或尖峰电流）流过器件，在这种情况下，一旦确定了最大电流，只需要直接选择能够承受这种最大电流的器件即可。
在选择了额定电流后，还要计算导通损耗。在具体情况下，MOS 管并非理想的元器件，这是因为在导电过程中会形成电能损耗，即所谓的导通损耗。在“导通”时，MOS管就像一个可变电阻，由器件的RDS(ON)决定，并随着温度而发生显著变化。器件的功率损耗可通过过Iload2×RDS(ON)计算，由于导通电阻随温度而变化，因此功率损耗也会随之按比例变化。对MOS管施加的电压VGS越高，RDS(ON)就越小；反之，RDS(ON)就会越高。对于系统设计人员来说，这就是取决于系统电压而需要折中的地方。对于便携式设计而言，电压越低越容易(比较普遍)，而对于工业设计来说，可采用较高的电压。注意RDS(ON)电阻会随电流轻微上升。
技术对元器件的特征有极大的影响，部分技术在提高最大VDS时往往导致RDS(ON)增加，对于这种技术来说，如果想要降低VDS和RDS(ON)，就需要增加晶片尺寸，从而提高与之配套的封装尺寸和相应的开发成本。行业内目前有多种企图控制晶片尺寸增加的技术，在这其中最首要的是沟道和电荷平衡技术。在沟道技术中，晶片中嵌入一个深沟，通常是给低电压预留的，用来降低导通电阻RDS(ON)。
三、确定散热要求
下一步就是计算系统的散热要求，需要考虑两种不同的情况，即最坏情况和真实情况。冠华伟业建议针对最坏情况计算结果，因为这个计算结果提供了更大的安全余量，保证系统不会失效。
四、开关性能
最后是MOS管的开关性能。影响开关性能的参数有很多，重要的有栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容。这些电容在元器件中会形成开关损耗，这是因为每回开关时都需要对它们充电。因此，MOS管的开关速度降低，器件效率也下降。为了计算器件在开关过程中的总损耗，设计人员需要计算开通过程中（Eon）的损耗和关闭过程中的损耗（Eoff）。可用以下方程式表达：Psw=(Eon+Eoff)×开关频率。而栅极电荷(Qgd)对开关性能影响最大。
以上是冠华伟业关于选择MOS管产品时的几个步骤和建议，希望对您有所帮助。深圳市冠华伟业科技有限公司核心团队专注元器件15年，主营：MOSFET，MCU，IGBT等器件。欢迎随时与我们联系。
一、P沟道和N沟道
首先第一步是确定采用N沟道还是P沟道MOS管。在功率应用中，当一个MOS管接地，而负载连接到干线电压上时，MOS管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中，一般采用N沟道MOS管，这是对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOS管连接到总线及负载接地时，就要用高压侧开关。通常会采用P沟道MOS管，这是出于对电压驱动的考虑。 想要选泽适合的应用元器件，必须确定驱动器件所需的电压，以及在设计中简易执行的方法。接下来就是确定所需要的额定电压，或元器件可以承载的最大电压。额定电压越大，器件成本越高。实际应用中，额定电压应大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够保护，使MOS管不会失效。对于MOS管的选择来说，必须确定漏极至源极之间可能承受的最大电压，即最大VDS。所以知道MOS管能够承受的最大电压会随温度变化这点非常重要。设计人员需要在整个工作温度范围内对电压的变化范围进行测试。额定电压需要需要有足够的余量覆盖这个变化范围，确保电路不失效。除此之外，还需要考虑其他安全因素诱发的电压瞬变。
二、确定额定电流
MOS管的额定电流是看电路结构而定的，额定电流是负载所有情况下能承受的最大电流。与电压情况类似，设计人员需要确保所选择的MOS管能够承载这个额定电流，即使在系统产生尖峰电流时。两个需要考虑的电流情况分别是连续模式和脉冲尖峰。MOS管在连续导通的模式下处于稳定状态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰指的有大量电涌（或尖峰电流）流过器件，在这种情况下，一旦确定了最大电流，只需要直接选择能够承受这种最大电流的器件即可。
在选择了额定电流后，还要计算导通损耗。在具体情况下，MOS 管并非理想的元器件，这是因为在导电过程中会形成电能损耗，即所谓的导通损耗。在“导通”时，MOS管就像一个可变电阻，由器件的RDS(ON)决定，并随着温度而发生显著变化。器件的功率损耗可通过过Iload2×RDS(ON)计算，由于导通电阻随温度而变化，因此功率损耗也会随之按比例变化。对MOS管施加的电压VGS越高，RDS(ON)就越小；反之，RDS(ON)就会越高。对于系统设计人员来说，这就是取决于系统电压而需要折中的地方。对于便携式设计而言，电压越低越容易(比较普遍)，而对于工业设计来说，可采用较高的电压。注意RDS(ON)电阻会随电流轻微上升。
三、确定散热要求
下一步就是计算系统的散热要求，需要考虑两种不同的情况，即最坏情况和真实情况。冠华伟业建议针对最坏情况计算结果，因为这个计算结果提供了更大的安全余量，保证系统不会失效。
四、开关性能
最后是MOS管的开关性能。影响开关性能的参数有很多，重要的有栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容。这些电容在元器件中会形成开关损耗，这是因为每回开关时都需要对它们充电。因此，MOS管的开关速度降低，器件效率也下降。为了计算器件在开关过程中的总损耗，设计人员需要计算开通过程中（Eon）的损耗和关闭过程中的损耗（Eoff）。可用以下方程式表达：Psw=(Eon+Eoff)×开关频率。而栅极电荷(Qgd)对开关性能影响最大。
以上是冠华伟业关于选择MOS管产品时的几个步骤和建议，希望对您有所帮助。深圳市冠华伟业科技有限公司核心团队专注元器件15年，主营：MOSFET，MCU，IGBT等器件。欢迎随时与我们联系。
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