MOSFET器件选型，你需要掌握的3大法则！

wozuishuai · 发表于 2020-9-22 11:02

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俗话说“人无远虑必有近忧”。对于电子设计工程师，在项目开始之前、器件选型之初，就要做好充分考虑，选择最适合自己需要的器件，才能保证项目的成功。

功率MOSFET恐怕是工程师们最常用的器件之一了，但你知道吗？关于MOSFET的器件选型要考虑各方面的因素，小到选N型还是P型、封装类型；大到MOSFET的耐压、导通电阻等，不同的应用需求千变万化，下面这篇文章总结了MOSFET器件选型的3大法则，相信看完你会大有收获。

1、功率MOSFET选型第一步：P沟道还是N沟道？

功率MOSFET有两种类型：N沟道和P沟道，在系统设计的过程中选择N沟道还是P沟道，要针对实际的应用具体来选择。N沟道MOSFET选择的型号多，成本低；P沟道MOSFET选择的型号较少，成本高。

如果功率MOSFET的S极连接端的电压不是系统的参考地，N沟道就需要浮地驱动、变压器驱动或自举驱动，驱动电路复杂；P沟道可以直接驱动，驱动简单。

需要考虑N沟道和P沟道的应用主要是：

（1）笔记本电脑、台式机和服务器等使用的给CPU和系统散热的风扇，打印机进纸系统电机驱动，吸尘器、空气净化器、电风扇等白家电的电机控制电路。这些系统使用全桥电路结构，每个桥臂可以使用P沟道或者N沟道。

（2）通信系统48V输入系统的热插拨MOSFET放在高端，可以使用P沟道，也可以使用N沟道。

（3）笔记本电脑输入回路串联的、起防反接和负载开关作用的两个背靠背的功率MOSFET。使用N沟道需要控制芯片内部集成驱动的充电泵，使用P沟道可以直接驱动。

2、选取封装类型

功率MOSFET的沟道类型确定后，第二步就要确定封装，封装选取原则有：

（1）温升和热设计是选取封装最基本的要求

不同的封装尺寸具有不同的热阻和耗散功率，除了考虑系统的散热条件和环境温度，如是否有风冷、散热器的形状和大小限制、环境是否封闭等因素，基本原则就是在保证功率MOSFET的温升和系统效率的前提下，选取参数和封装更通用的功率MOSFET。

有时候由于其他条件的限制，需要使用多个MOSFET并联的方式来解决散热的问题，如在PFC应用、电动汽车电机控制器、通信系统的模块电源次级同步整流等应用中，都会选取多沟道并联的方式。

（2）系统的尺寸限制

有些电子系统受制于PCB的尺寸和内部的高度，如通信系统的模块电源由于高度的限制通常采用DFN5*6和DFN3*3的封装；在有些ACDC的电源中，由于使用超薄设计或由于外壳的限制，装配时TO220封装的功率MOSFET沟道脚直接插到根部，由于高度的限制不能使用TO247的封装。

有些超薄设计直接将器件沟道脚折弯平放，这种设计生产工序会变复杂。

在大容量的锂电池保护板中，由于尺寸限制极为苛刻，现在大多使用芯片级的CSP封装，尽可能提高散热性能同时缩小尺寸。

（3）成本控制

早期很多电子系统使用插件封装，这几年由于人工成本增加，很多公司开始改用贴片封装，虽然贴片的焊接成本比插件高，但是贴片焊接的自动化程度高，总体成本仍然可以控制在合理的范围。在台式机的主板和板卡等一些对成本极其敏感的应用中，通常采用DPAK封装的功率MOSFET。

因此在选择功率MOSFET的封装时，要结合产品的特点，综合考虑上面因素选取适合的方案。

3、选取导通电阻RDSON，注意：不是电流

很多时候工程师关心RDSON，是因为RDSON和导通损耗直接相关。RDSON越小，功率MOSFET的导通损耗越小；效率越高、温升越低。

同样的，工程师尽可能沿用以前项目中或物料库中现有的元件，对于RDSON的真正选取方法并没有太多的考虑。当选用的功率MOSFET的温升太低，出于成本的考虑，会改用RDSON大一些的元件；当功率MOSFET的温升太高、系统的效率偏低，就会改用RDSON小一些的元件，或通过优化外部的驱动电路，改进散热的方式等来进行调整。

如果是一个全新的项目，没有以前的项目可循，那么如何选取功率MOSFET的RDSON？这里介绍一个方法给大家：

功耗分配法

当设计一个电源系统的时候，已知条件有：输入电压范围、输出电压/输出电流、效率、工作频率和驱动电压，当然还有其他的技术指标，但和功率MOSFET相关的主要是这些参数。步骤如下：

（1）根据输入电压范围、输出电压/输出电流和效率，计算系统的最大损耗。

（2）对功率回路的杂散损耗、非功率回路元件的静态损耗、IC的静态损耗以及驱动损耗做大致的估算，经验值可以占总损耗的10%～15%。

如果功率回路有电流取样电阻，则计算电流取样电阻的功耗。总损耗减去上面的这些损耗，剩下部分就是功率器件、变压器或电感的功率损耗。

将剩下的功率损耗按一定的比例分配到功率器件和变压器或电感中，不确定的话，按元件数目平均分配，这样就得到每个MOSFET的功率损耗。

（3）将MOSFET的功率损耗，按一定的比例分配给开关损耗和导通损耗，不确定的话，平均分配开关损耗和导通损耗。

（4）通过MOSFET导通损耗和流过的有效值电流，计算最大允许的导通电阻，这个电阻是MOSFET在最高工作结温的RDSON。

数据表中功率MOSFET的RDSON标注有确定的测试条件，在不同的既定条件下具有不同的值，测试的温度为：TJ=25℃，RDSON具有正温度系数，因此根据MOSFET最高的工作结温和RDSON温度系数，由上述RDSON计算值，得到25℃温度下对应的RDSON。

（5）通过25℃的RDSON来选取型号合适的功率MOSFET，根据MOSFET的RDSON实际参数，向下或向上修整。

通过以上步骤，就可以初步选定功率MOSFET的型号和RDSON参数。