MOS管如何正確選擇？

在現(xiàn)代電子電路中，MOS管(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)因其低功耗、高輸入阻抗和易于集成等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。然而，正確選擇MOS管對(duì)于確保電路的性能和可靠性至關(guān)重要。本文將詳細(xì)介紹MOS管正確選擇的步驟，幫助讀者更好地理解和應(yīng)用這一關(guān)鍵電子元件。

一、確定溝道類(lèi)型

選擇MOS管的第一步是確定采用N溝道還是P溝道。這主要取決于電路的需求和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

N溝道MOS管：在典型的功率應(yīng)用中，當(dāng)一個(gè)MOS管接地，而負(fù)載連接到干線電壓上時(shí)，該MOS管就構(gòu)成了低壓側(cè)開(kāi)關(guān)。在低壓側(cè)開(kāi)關(guān)中，應(yīng)選用N溝道MOS管，這是出于對(duì)封閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。

P溝道MOS管：當(dāng)MOS管連接到總線及負(fù)載接地時(shí)，就要用高壓側(cè)開(kāi)關(guān)。通常會(huì)在這個(gè)拓?fù)渲羞x用P溝道MOS管，這也是出于對(duì)電壓驅(qū)動(dòng)的考慮。

二、確定額定電壓

額定電壓是MOS管能夠承受的最大電壓，對(duì)于確保電路的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

確定最大VDS：必須確定漏極至源極間可能承受的最大電壓，即最大VDS。這個(gè)值會(huì)隨著溫度的變化而變化，因此需要在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。

留有電壓余量：為了確保電路不會(huì)失效，額定電壓應(yīng)大于干線電壓或總線電壓，并留有足夠的余量(通常為1.2~1.5倍)。

考慮電壓瞬變：還需要考慮由開(kāi)關(guān)電子設(shè)備(如電機(jī)或變壓器)誘發(fā)的電壓瞬變，以確保MOS管能夠承受這些瞬變電壓。

三、確定額定電流

額定電流是MOS管在連續(xù)導(dǎo)通模式下能夠承受的最大電流。

考慮連續(xù)模式和脈沖尖峰：需要確定在連續(xù)模式和脈沖尖峰下的最大電流。連續(xù)模式是指MOS管處于穩(wěn)態(tài)，電流連續(xù)通過(guò)器件;脈沖尖峰則是指有大量電涌(或尖峰電流)流過(guò)器件。

留有電流余量：為了確保MOS管不會(huì)因過(guò)載而損壞，所選的MOS管應(yīng)能承受這些條件下的最大電流，并留有足夠的余量。

四、計(jì)算導(dǎo)通損耗

在實(shí)際情況下，MOS管在導(dǎo)電過(guò)程中會(huì)有電能損耗，這稱(chēng)之為導(dǎo)通損耗。

RDS(ON)的影響：MOS管在“導(dǎo)通”時(shí)就像一個(gè)可變電阻，由器件的RDS(ON)(導(dǎo)通電阻)所確定。RDS(ON)會(huì)隨溫度和電流的變化而變化，從而影響功率耗損。

選擇RDS(ON)小的MOS管：為了減小導(dǎo)通損耗，應(yīng)選擇RDS(ON)較小的MOS管。然而，RDS(ON)的減小往往會(huì)導(dǎo)致晶片尺寸的增加和成本的上升，因此需要在性能和成本之間進(jìn)行權(quán)衡。

五、確定散熱要求

MOS管在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，因此需要確定其散熱要求以確保電路的穩(wěn)定運(yùn)行。

考慮最壞情況和真實(shí)情況：需要計(jì)算在最壞情況和真實(shí)情況下的散熱要求，并選用能提供更大安全余量的計(jì)算結(jié)果。

查看熱阻和最大結(jié)溫：在MOS管的資料表上查看封裝器件的半導(dǎo)體結(jié)與環(huán)境之間的熱阻以及最大的結(jié)溫，以計(jì)算系統(tǒng)的最大功率耗散。

六、確定開(kāi)關(guān)性能

MOS管的開(kāi)關(guān)性能對(duì)電路的性能和效率有重要影響。

考慮電容的影響：柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容會(huì)在每次開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生充電損耗，從而降低MOS管的開(kāi)關(guān)速度和效率。

計(jì)算開(kāi)關(guān)損耗：為了計(jì)算開(kāi)關(guān)過(guò)程中器件的總損耗，需要計(jì)算開(kāi)通過(guò)程中的損耗(Eon)和關(guān)閉過(guò)程中的損耗(Eoff)。

選擇開(kāi)關(guān)速度快的MOS管：對(duì)于需要高速開(kāi)關(guān)的電路，應(yīng)選擇開(kāi)關(guān)速度較快的MOS管。然而，這通常會(huì)導(dǎo)致成本的上升和RDS(ON)的增加，因此需要在性能和成本之間進(jìn)行權(quán)衡。

審核編輯 黃宇