TA的每日心情 | 奋斗 2022-1-21 15:15 |
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第一步:选用N沟道还是P沟道" \& a8 U4 a# F! i+ q
3 t, q( b8 i7 A# y3 u低压侧开关选N-MOS,高压侧开关选P-MOS
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根据电路要求选择确定VDS,VDS要大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护,使mos管不会失效。
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. [0 A+ v6 u1 _4 [第二步:确定额定电流/ c! I; F1 {9 l: f% _1 }( o
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额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似,设计人员必须确保所选的MOS管能承受这个额定电流,即使在系统产生尖峰电流时。
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4 C) H$ g) i- }MOS管并不是理想的器件,因为在导电过程中会有电能损耗,这称之为导通损耗。
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6 p+ q! L" a4 p- WMOS管在“导通”时就像一个可变电阻,由器件的RDS(ON)所确定,并随温度而显著变化。
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器件的功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算,由于导通电阻随温度变化,因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOS管施加的电压VGS越高,RDS(ON)就会越小;反之RDS(ON)就会越高。3 ^% u6 ^% V& \6 |+ g
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第三步:确定热要求: J& Y& J7 w& w* _+ a& ~( @
- z& [. f7 ~! z# C0 C* P% a! I* @器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积(结温=最大环境温度+[热阻×功率耗散])。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散,即按定义相等于I2×RDS(ON)。 b6 b# ~" }1 H; _( D$ O+ r
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第四步:决定开关性能
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1 M' T% r0 X+ P, S$ d$ y选择MOS管的最后一步是决定MOS管的开关性能。影响开关性能的参数有很多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/ 源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗,因为在每次开关时都要对它们充电。MOS管的开关速度因此被降低,器件效率也下降。8 r, e* ~; j: d2 { l4 | l
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第五步:选择MOS管3 u& @1 m! d* O+ x6 r( T
6 V' m0 O6 U2 z2 D X# b1 t确定其开关性能。影响开关性能的参数有很多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容。因为在每次开关时都要对这些电容充电,会在器件中产生开关损耗;MOS管的开关速度也因此被降低,器件效率随之下降;其中,栅极电荷(Qgd)对开关性能的影响最大。
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& S0 e; S+ `* k0 t& x为计算开关过程中器件的总损耗,设计人员必须计算开通过程中的损耗(Eon)和关闭过程中的损耗(Eoff),进而推导出MOS管开关总功率:Psw=(Eon+Eoff)×开关频率。. S( N$ P+ V: P" s- U* {& j7 F
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不同的封装尺寸MOS管具有不同的热阻和耗散功率,需要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MOS管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MOS管。: O% o4 d* K5 Z- v
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第六步:MOS管封装1 L R; s3 @. V& c5 _0 @/ E& w8 n4 n
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MOS管封装有:
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②表面贴装式:TO-263、TO-252、SOP-8、SOT-23、DFN。, I- k+ L- V' N- F
5 p6 m0 S6 y9 a$ L3 P! hTO封装MOS" f- @) j+ _( e8 V9 f; v4 b0 s: Z
不同的封装形式,MOS管对应的极限电流、电压和散热效果都会不一样,简单介绍如下。
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& W* l# J. x xTO-3P/247:是中高压、大电流MOS管常用的封装形式,产品具有耐压高、抗击穿能力强等特点,适于中压大电流(电流10A以上、耐压值在100V以下)在120A以上、耐压值200V以上的场所中使用。
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6 i+ k0 L+ s( @* F5 WTO-220/220F:这两种封装样式的MOS管外观差不多,可以互换使用,不过TO-220背部有散热片,其散热效果比TO-220F要好些,价格相对也要贵些。这两个封装产品适于中压大电流120A以下、高压大电流20A以下的场合应用。
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; e9 K9 o# M+ E' }/ P& t# @% uTO-251:该封装产品主要是为了降低成本和缩小产品体积,主要应用于中压大电流60A以下、高压7N以下环境中。
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TO-92:该封装只有低压MOS管(电流10A以下、耐压值60V以下)和高压1N60/65在采用,主要是为了降低成本。
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' b! R' W; P' u6 ZTO-263:是TO-220的一个变种,主要是为了提高生产效率和散热而设计,支持极高的电流和电压,在150A以下、30V以上的中压大电流MOS管中较为多见。* w4 n P2 A' c! c
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TO-252:是目前主流封装之一,适用于高压在7N以下、中压在70A以下环境中。
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SOP-8:该封装同样是为降低成本而设计,一般在50A以下的中压、60V左右的低压MOS管中较为多见。
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7 a9 Q7 o7 w, ^7 KSOT-23:适于几A电流、60V及以下电压环境中采用,其又分有大体积和小体积两种,主要区别在于电流值不同。
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DFN:体积上,较SOT-23大,但小于TO-252,一般在低压和30A以下中压MOS管中有采用,得益于产品体积小,主要应用于DC小功率电流环境中。: p: S+ Z9 U3 Y' y
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