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電源系統(tǒng)MOSFET選型建議

功率MOSFET選型建議

表面上來看,MOSFET雖然是一個比較簡單的功率器件，但其參數(shù)眾多，并且各參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，因此在選擇時需綜合各方面的限制及要求進行優(yōu)化選擇。下面針對部分參數(shù)從應(yīng)用的安全可靠性方面簡單闡述選型的基本原則。

一：BVDSS最大電壓應(yīng)力

    在電源電路應(yīng)用中，往往首先考慮漏源電壓BVDSS的選擇。 BVDSS為正溫度系數(shù)，其DATASHEET給出的值為25℃室溫環(huán)境中測試得出，測試電路如下圖所示。

001

對于BVDSS的選擇，有兩個重要原則：(1)開關(guān)機尖峰電壓推薦不超過額定電壓值的90%。（2）穩(wěn)態(tài)工作條件下，平臺電壓建議不超過額定電壓值的70%-90%。

二： ID漏源標(biāo)稱電流

    MOSFET的ID都是經(jīng)過計算得出，該值受到內(nèi)部搭線、導(dǎo)通阻抗、和封裝參數(shù)的制約。其值為在TC=25℃（假定封裝貼無線大散熱板）時計算得出。

002

一般地， ID_max 及 I D_pulse 具有負溫度系數(shù)，故應(yīng)取器件在最大結(jié)溫條件下之 ID_max 及 I D_pulse 值作為參考。器件此參數(shù)的選擇是極為不確定的—主要是受工作環(huán)境，散熱技術(shù)，器件其它參數(shù)（如導(dǎo)通

電阻，熱阻等）等相互制約影響所致。最終的判定依據(jù)是結(jié)點溫度。根據(jù)經(jīng)驗，在實際應(yīng)用中規(guī)格書目中之 ID 會比實際最大工作電流大數(shù)倍，這是因為散耗功率及溫升之限制約束。在初選計算時期還須根據(jù)散耗功率約束不斷調(diào)整此參數(shù)。建議初選于 3~5 倍余量左右 ID = (3~5)*ID_max

三： Tj最大結(jié)溫

     對于硅基的半導(dǎo)體器件，DATASHEET給出的Tj一般小于150度，在正常使用時，我們一般推薦70%-90%的最大結(jié)溫降額進行選擇，單是對于電源系統(tǒng)來說，整個系列里面電容壽命是受溫度影響最大的器件，也是整個系統(tǒng)最薄弱的器件，因此這個最差器件決定了整個電源系統(tǒng)的使用壽命，因此除了MOSFET本身降額外，如果安裝位置靠近電容，建議以電容實際工作溫度反推MOSFET溫度進行選擇。

四： RDSON導(dǎo)通阻抗

     小的 RDSON值有利于減小導(dǎo)通期間器件產(chǎn)生的損耗。因此在進行選型的時候，在成本應(yīng)許的條件下，可以適當(dāng)?shù)倪x擇RDSON較小的器件，甚至可以選擇SW的K系列的超結(jié)MOSFET。RDSON同時也是正溫度系數(shù)，這種特性有助于MOSFET的并聯(lián)使用，但是隨著溫度的升高，MOSFET的導(dǎo)通損耗也會儲蓄增加，這點在選型的時候一定要注意。

003

五： VTH門檻電壓

      VTH是MOSFET開啟和關(guān)斷時的電壓值，為負溫度系數(shù)，這個特性我們在系統(tǒng)選擇時一定要注意。目前的開關(guān)電壓采用IC或驅(qū)動電路進行驅(qū)動一般在10V左右，該電壓可滿足絕大多數(shù)的MOSFET驅(qū)動要求，但隨著MCU在電源系統(tǒng)上的應(yīng)用，很多驅(qū)動電壓降低到5V左右，這時一定要選擇VTH低的MOSFET，但過低VTH值在外部干擾情況下，容易誤開啟，這點一定要注意。因此，對該參數(shù)選擇建議結(jié)合系統(tǒng)驅(qū)動條件，考慮噪音干擾情況，選擇適合自己系統(tǒng)的VTH及Vgs值。

004

六： 熱阻Rja&RJc

    熱阻表明熱量傳導(dǎo)的難易程度，熱阻越小，MOSFET散熱特性越好，其中Rja為結(jié)到環(huán)境的熱阻，RJc為結(jié)到封裝的熱阻。熱阻產(chǎn)生的損耗會轉(zhuǎn)壞成熱量，從而影響到電源系統(tǒng)的壽命。在電源系統(tǒng)設(shè)計時熱阻RJc盡量選擇小的，這點我們無法改變，而Rja是整改電源系統(tǒng)中限制MOSFET散熱性能的主要因素。

005

如式四所示，我們系統(tǒng)實際產(chǎn)生的溫升可以用該式進行描述。在實際應(yīng)用中影響MOSFET溫升的還有：放置MOS處的pad面積、MOS處bottom層是否敷銅、board的厚度和copper layer的數(shù)目、 heatsink和thermal via的用法、空氣流動和board的走向、占空比等等。因此，對熱阻的選擇除要求其取值較小外還應(yīng)該從系統(tǒng)上對散熱進行優(yōu)化設(shè)計。

    當(dāng)然還有跨導(dǎo)、Qg、SOA及MOSFET總損耗的計算等等一系列的重要參數(shù)的選擇，我們會在第二部分給出。

   因為我個人本身是做電源系統(tǒng)的，對器件的理解可能比較淺顯，歡迎從事器件專業(yè)的人士給我們更深入的解答，大家共同進步。非常感謝 

   對于MOSFET系統(tǒng)參數(shù)的解讀，歡迎瀏覽我整理的另外一個帖子。。。。。

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2015-02-11 09:26

MOSFE選型指南.pdf

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2015-02-11 09:46
@semipower_X1
MOSFE選型指南.pdf上傳一個PDF版本的，看著方便點
好帖，MARK 關(guān)注！
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001pp
LV.5
4
2015-02-11 11:35
網(wǎng)頁看花了眼，可以直接忽視，建議大家直接下樓主傳的PDF格式看，里面用紅色標(biāo)出的降額建議，很實用
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gzy830515
LV.2
5
2015-02-11 14:29
樓主這個不像是降額規(guī)范，倒像是MOSFET介紹，不過比較受用，MARK下，謝了
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alfaguo
LV.4
6
2015-02-11 16:11
很詳細啊，還有附件可以直接下載。樓主想的真周到。
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2015-02-11 23:43
@semipower_X1
MOSFE選型指南.pdf上傳一個PDF版本的，看著方便點
在模塊應(yīng)用上，關(guān)于MOS的Coss,Ciss,Crss對原邊或副邊MOS的選型有什么建議沒？  PDF文檔中說的另開一帖，幫給個鏈接，謝
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gzy830515
LV.2
8
2015-02-12 09:28
@zhiquanhe2003
在模塊應(yīng)用上，關(guān)于MOS的Coss,Ciss,Crss對原邊或副邊MOS的選型有什么建議沒？ PDF文檔中說的另開一帖，幫給個鏈接，謝

同求答案，電容參數(shù)對電源的影響還望詳談，謝謝

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2015-02-12 11:35
@zhiquanhe2003
在模塊應(yīng)用上，關(guān)于MOS的Coss,Ciss,Crss對原邊或副邊MOS的選型有什么建議沒？ PDF文檔中說的另開一帖，幫給個鏈接，謝

http://www.e-ticket.cn/bbs/1507349.html

MOSFET參數(shù)對電源系統(tǒng)影響可參考該貼，具體輸入輸出電容相關(guān)參數(shù)的影響詳細信息會在選型第二部分給出，請稍等兩天，謝謝了

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tanb006
LV.10
10
2015-03-05 13:47

的確，

最大電流只是理想情況下的參數(shù)

通常我測試，都只有60--75％的電流有效值。

而且我是用半導(dǎo)體制冷塊強制恒溫在20度情況下的。

比如10N60 實際各個不同品牌的電流在6--8A之間。

剛開始或許可以達到9A或許更多。當(dāng)內(nèi)部熱起來后就下降了。

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tabing_dt
LV.10
11
2015-04-02 21:13
@gzy830515
同求答案，電容參數(shù)對電源的影響還望詳談，謝謝
如果結(jié)電容大，開關(guān)速度會慢，改小驅(qū)動電阻是可以將驅(qū)動的前沿改的陡一下，但是如果改的過于小就會引起前沿震蕩，對環(huán)路以及EMI都有影響。
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tabing_dt
LV.10
12
2015-04-02 21:14
@tanb006
的確，最大電流只是理想情況下的參數(shù)通常我測試，都只有60--75％的電流有效值。而且我是用半導(dǎo)體制冷塊強制恒溫在20度情況下的。比如10N60實際各個不同品牌的電流在6--8A之間。剛開始或許可以達到9A或許更多。當(dāng)內(nèi)部熱起來后就下降了。
MOS管標(biāo)稱的最大電流是非連續(xù)的電流還是說散熱條件做好的理想狀態(tài)下連續(xù)電流可以達到標(biāo)稱電流？
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tabing_dt
LV.10
13
2015-04-02 21:15
@semipower_X1
http://www.e-ticket.cn/bbs/1507349.htmlMOSFET參數(shù)對電源系統(tǒng)影響可參考該貼，具體輸入輸出電容相關(guān)參數(shù)的影響詳細信息會在選型第二部分給出，請稍等兩天，謝謝了
如果MOS管并聯(lián)使用有什么需要注意的地方？這樣子會不會有什么問題，如果可以，基極電阻是否能共用同一個電阻？
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k8882002
LV.9
14
2015-04-02 22:23
@tabing_dt
如果MOS管并聯(lián)使用有什么需要注意的地方？這樣子會不會有什么問題，如果可以，基極電阻是否能共用同一個電阻？

MOS的并聯(lián)使用原則：

1.并聯(lián)的MOS必須為同等規(guī)格，最好是同一批次的。

2.并聯(lián)的MOS的驅(qū)動電路的驅(qū)動電阻和放電電路必須是獨立分開的，不可共用驅(qū)動電阻和放電電阻。

3.PCB走線盡量保證對稱，減小電流分布不均。

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k8882002
LV.9
15
2015-04-02 22:24
@tabing_dt
MOS管標(biāo)稱的最大電流是非連續(xù)的電流還是說散熱條件做好的理想狀態(tài)下連續(xù)電流可以達到標(biāo)稱電流？
在芯派提供的一份資料上看到的，ID_pulse 具有負溫度系數(shù)，漏極脈沖電流峰值不大于規(guī)格書中標(biāo)稱漏極脈沖電流峰值的90%
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2015-04-05 16:39
謝謝分享，學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。
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xxbw6868
LV.10
17
2015-05-05 21:55
@zhiquanhe2003
在模塊應(yīng)用上，關(guān)于MOS的Coss,Ciss,Crss對原邊或副邊MOS的選型有什么建議沒？ PDF文檔中說的另開一帖，幫給個鏈接，謝
Ciss Crss Coss這幾個參數(shù)大家一般是看說明書吧，有沒實測的？
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2015-05-05 21:57
PCB走線對稱點可以減小干擾的
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001pp
LV.5
19
2015-05-06 15:51
@gzy830515
樓主這個不像是降額規(guī)范，倒像是MOSFET介紹，不過比較受用，MARK下，謝了
所言極是
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zrk787
LV.8
20
2015-05-06 16:13
功率MOSFET選型要考慮很多方面 的問題，樓主分析得很全面，學(xué)習(xí)了
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wuyh123
LV.6
21
2015-05-06 21:54
@zrk787
功率MOSFET選型要考慮很多方面的問題，樓主分析得很全面，學(xué)習(xí)了
mos管選型首先要考慮余量，在成本的各方面考量上，留個20-30%是可行的。然后就是散熱，熱阻這個參數(shù)的認(rèn)真看，然后就是mos管并聯(lián)使用，上面樓主說的很有理，不然會導(dǎo)致系統(tǒng)很容易出故障。
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2015-06-04 22:12
@wuyh123
mos管選型首先要考慮余量，在成本的各方面考量上，留個20-30%是可行的。然后就是散熱，熱阻這個參數(shù)的認(rèn)真看，然后就是mos管并聯(lián)使用，上面樓主說的很有理，不然會導(dǎo)致系統(tǒng)很容易出故障。

mos管選型確實要注意余量，另外熱阻也要特別主要，能散熱就散熱。

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2015-06-05 13:35
負載（Load）的連接方式?jīng)Q定了所選MOSFET的類型，這是出于對驅(qū)動電壓的考慮。當(dāng)負載接地時，采用P溝道MOSFET；當(dāng)負載連接電源電壓時，選擇N溝道MOSFET。
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2015-06-05 13:55
降低MOSFET DI/DT，保護MOSFET同時抑制EMI干擾。
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2015-06-07 23:17
散耗功率及溫升之限制約束,在初選計算時期還須根據(jù)散耗功率約束不斷調(diào)整此參數(shù)
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2015-06-09 09:55
在典型的功率應(yīng)用中，當(dāng)一個MOSFET接地，而負載連接到干線電壓上時，該MOSFET就構(gòu)成了低壓側(cè)開關(guān)。在低壓側(cè)開關(guān)中，應(yīng)采用N溝道MOSFET，這是出于對關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。當(dāng)MOSFET連接到總線及負載接地時，就要用高壓側(cè)開關(guān)。通常會在這個拓撲中采用P溝道MOSFET，這也是出于對電壓驅(qū)動的考慮。
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2015-07-08 13:12
在關(guān)注正溫度系數(shù)的同時也要關(guān)注負溫度系數(shù)，有的MOS隨負溫度變化較劇烈，在不同場合的應(yīng)用就要注意了
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2015-07-08 15:46

1、 我的應(yīng)用該選擇哪種類型的MOSFET？N溝道還是P溝道。

2、確定額定電壓與額定電流

3、導(dǎo)通電阻RDS對于散熱需求

4、開關(guān)損耗

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tom307
LV.4
29
2015-07-08 17:16
計算的好詳細  選MOSFET只關(guān)注電壓和電流的表示很汗顏  收藏學(xué)習(xí)
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2015-07-08 20:51
在實際應(yīng)用中影響MOSFET溫升的還有：放置MOS處的pad面積、MOS處bottom層是否敷銅、board的厚度和copper layer的數(shù)目、 heatsink和thermal via的用法、空氣流動和board的走向、占空比等等。
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2015-07-09 19:08
單是對于電源系統(tǒng)來說，整個系列里面電容壽命是受溫度影響最大的器件，也是整個系統(tǒng)最薄弱的器件，因此這個最差器件決定了整個電源系統(tǒng)的使用壽命
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