功率场效应管的主要类型
功率MOSFET的类型:按导电沟道可分为P沟道和N沟道。当栅极电压为零时,有导电通道和增强型。对于N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零,功率MOSFET主要是N沟道增强。
•耗尽模式:正通常切换为“ON”,无栅极偏置电压,但需要栅极至源极电压(Vgs)才能将器件切换为“OFF”
•增强模式:正常关闭。
•N沟道MOSFET:正电压和电流。
•P沟道MOSFET:负电压和电流。
•低压MOSFET:BVDSS范围为0V至200V。
•高压MOSFET:BVDSS大于200V。
功率场效应管的选择标准
如何根据制造商的说明书选择符合您需求的产品?可以采取以下四个步骤来选择合适的MOSFET。
频道选择
选择正确器件的第一步是确定是N沟道还是P沟道MOSFET。用于典型的电源应用。当MOSFET接地且负载连接到主线路电压时,MOSFET形成低压侧开关。在低压侧开口时,应采用N沟道MOSFET,这是由于考虑了闭合或传导器件所需的电压。当MOSFET连接到总线和负载接地时,使用高压侧开关。通常,这种拓扑结构中使用P沟道MOSFET,这也是由于考虑了电压驱动。
电压和电流
额定电压越大,器件成本越高。根据实践经验,额定电压应大于干线电压或母线电压。只有这样才能提供足够的保护,以确保MOSFET不会失效。对于MOSFET的选择,有必要确定漏极和源极之间可能采用的最大电位电压,即最大VDS要考虑的其他安全因素。设计工程师包括由开关电子设备(如电机或变压器)引起的电压瞬变。
不同应用的额定电压也不同;通常便携式设备为20V,FPGA电源为20~30V,85~220VAC应用为450~600V。在连续导通模式下,MOSFET处于稳态,电流连续通过器件。脉冲尖峰是指流过器件的大量浪涌(或尖峰电流)。一旦确定了这些条件下的最大电流,就需要直接选择能够承受最大电流的设备。
传导损耗的计算
MOSFET器件的功率损耗可以通过Iload2*RDS(ON)计算。由于导通电阻随温度变化,功耗也会成比例变化。对于便携式设计,使用较低的电压更容易,但对于工业设计,可以采用更高的电压。请注意,RDS(ON)的电阻会随着电流而略有增加。有关RDS(ON)电阻的各种电气参数可在制造商提供的威廉希尔官方网站 数据表中找到。
计算系统的散热要求
设计师必须考虑两种不同的情况,即最坏情况和真实情况。建议使用最坏情况的计算结果,因为此结果提供了更大的安全裕度,以确保系统不会出现故障。MOSFET表上还有一些测量数据,例如半导体结与环境之间的热阻,以及最高结温。
开关损耗也是一个非常重要的指标。电压和电流的乘积在导通的瞬间相当大,这在一定程度上决定了器件的开关性能。但是,如果系统需要相对较高的开关性能,则可以选择相对较小的栅极功率QGMOSFET。
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