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秒懂MOS管选型技巧

MOS管选型技巧

首先是确定N、P沟道的选择

第二步是确定电压

第三步是确定电流

第四步是确定热要求

开关性能-toc" style="margin-left:80px;">第五步是确定开关的性能

第六步是考虑封装因素

第七步是选择好品牌

总结

MOS管选型表


选对了MOS管道,可以很好地控制生产成本,最重要的是匹配最合适的部件,在产品的未来使用中,将充分发挥其螺钉的作用,确保设备得到最高效、最稳定、最持久的应用效果。所以面对市场上各种各样的东西MOS如何选择管道?接下来,我们将分七个步骤进行阐述MOS管道选型要求。

MOS管道是电子制造的基本要素,但面对不同的包装、特点和品牌MOS如何选择管时?有没有省心省力的选择方法?

MOS管道有两种结构形式,即N沟和P沟,结构不同,电压极性不同。因此,在确定选择哪种产品之前,首先需要确定N沟或P沟MOS管。

MOS管选型技巧

MOS管道的两种结构:N沟型和P沟型

在典型的功率应用中,当一个MOS当负载连接到干线电压时,管接地MOS管道构成低压侧开关。N通道应用于低压侧开关MOS由于关闭或导通设备所需的电压,管道。

当MOS当管道连接到总线和负载接地时,应使用高压侧开关。P沟通常用于这种拓扑MOS管道,这也是由于电压驱动。

要选择合适的设备,必须确定驱动设备所需的电压和设计中最简单的执行方法。

额定电压越大,设备的成本就越高。从成本的角度来看,还需要确定所需的额定电压,即设备所能承受的最大电压。根据实践经验,额定电压应大于干线电压或总线电压,一般为1.2~1.5倍的电压余量可以提供足够的保护MOS不会失效。

就选择MOS对于管道,必须确定泄漏极的最大电压,即最大电压VDS。由于MOS管道能承受的最大电压会随着温度的变化而变化,设计师必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量来覆盖变化范围,以确保电路不会失效。

此外,设计工程师还需要考虑其他安全因素:如开关电子设备(常见的电机或变压器)引起的电压瞬变。此外,不同应用程序的额定电压也不同;通常选择20个便携式设备V的MOS管,FPGA电源为20~30V的MOS管,85~220V AC应用时MOS管VDS为450~600V。

确定电压后,接下来要确定的是MOS管的电流。根据电路结构,MOS管道的额定电流应是负载在所有情况下都能承受的最大电流;类似于电压,MOS当系统产生尖峰电流时,管道的额定电流必须满足需求。电流的确定应从连续模式和脉冲尖峰两个方面入手。在连续导通模式下,MOS当电流连续通过设备时,管道处于稳态。脉冲尖峰是指流过大量电涌(或尖峰电流)的装置。这些条件下的最大电流一旦确定,只需直接选择能承受最大电流的装置即可。

选好额定电流后,还必须计算导通损耗。实际情况下,MOS管道不是理想的设备,因为在导电过程中会有电能损失,即导通损失。MOS管道在导通时就像一个由设备导通的可变电阻RDS(ON)确定,并随温度而显著变化。设备的功耗PTRON=Iload2×RDS(ON)计算(Iload:最大直流输出电流),由于导通电阻会随温度而变化,功耗也会按比例变化。对MOS施加管道的电压VGS越高,RDS(ON)反之亦然RDS(ON)就会越高。

对于系统设计师来说,这需要妥协。对于便携式设计,可以使用较低的电压(更常见);对于工业设计,可以使用较高的电压。需要注意的是,RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。

由于一些技术正在最大限度地改进,技术对设备的特性有很大的影响VDS(漏源额定电压)通常会使RDS(ON)增加。如果你打算减少这样的技术VDS和RDS(ON),然后必须增加晶片尺寸,以增加匹配的包装尺寸和相关的开发成本。有几种技术试图控制晶片尺寸的增加,其中最重要的是通道和电荷平衡技术。

确定电流后,计算系统的散热要求。设计师必须考虑两种不同的情况:最坏的情况和真实的情况。建议使用最坏情况的计算结果,因为它提供了更大的安全余量,以确保系统不会失效。MOS管道数据表上还有一些测量数据需要注意,如封装器件的半导体结与环境之间的热阻,以及最大的结温。

装置的结温等于最大环境温度加上热阻和功的乘积,即结温=最大环境温度 (热阻×功耗)。系统的最大功耗可以根据这个方程来解决=I2×RDS(ON)。

由于设计师已经决定通过设备的最大电流,因此可以在不同的温度下计算出来RDS(ON)。值得注意的是,在处理简单的热模型时,设计师还必须考虑半导体结/装置外壳和外壳/环境的热容量;即印刷电路板和包装不会立即加热。

雪崩击穿(指半导体设备上的反向电压超过最大值,形成强电场,增加设备内的电流)形成的电流会耗散功率,提高设备温度,并可能损坏设备。半导体公司将测试设备的雪崩电压,或测试设备的稳定性。

计算额定雪崩电压有两种方法;一种是统计,另一种是热计算。热计算因其实用性而得到广泛应用。除计算外,该技术还对雪崩效应有很大影响。例如,晶片尺寸的增加将提高抗雪崩能力,最终提高设备的稳定性。对于最终用户来说,这意味着在系统中使用更大的包装。

选择MOS管道的最后一步是确定其开关性能。影响开关性能的参数很多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/源极和漏极/源极电容。因为这些电容器每次开关都要充电,会在设备中造成开关损耗;MOS因此,管道开关速度降低,设备效率降低;其中,栅极电荷(Qgd)对开关性能影响最大。

为了计算开关过程中设备的总损耗,设计人员必须计算开关过程中的损耗(Eon)关闭过程中的损失(Eoff),进而推导出MOS管开关总功率:Psw=(Eon Eoff)×开关频率。

增强型NMOS管构成的开关电路

label>第六步为封装因素考量

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。

常见的MOS管封装有:

①插入式封装:TO-3P、TO-247、TO-220、TO-220F、TO-251、TO-92;

②表面贴装式:TO-263、TO-252、SOP-8、SOT-23、DFN5*6、DFN3*3;

TO封装MOS管

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。

TO-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。

TO-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。

TO-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。

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。

TO-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。

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。

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。

SOT-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。

MOS管的生产企业很多,大致说来,主要有欧美系、日系、韩系、台系、国产几大系列。

欧美系代表企业:IR、ST、仙童、安森美、TI、PI、英飞凌等;

日系代表企业:东芝、瑞萨、新电元等;

韩系代表企业:KEC、AUK、美格纳、森名浩、威士顿、信安、KIA等;

台系代表企业:APEC、CET;

国产代表企业:吉林华微、士兰微、华润华晶、东光微、深爱半导体等。

在这些品牌中,以欧美系企业的产品种类最全、技术及性能最优,从性能效果考虑,是为MOS管的首选;以瑞萨、东芝为代表的日系企业也是MOS管的高端品牌,同样具有很强的竞争优势;这些品牌也是市面上被仿冒最多的。另外,由于品牌价值、技术优势等原因,欧美系和日系品牌企业的产品价格也往往较高。

韩国和中国台湾的MOS管企业也是行业的重要产品供应商,不过在技术上,要稍弱于欧美及日系企业,但在价格方面,较欧美及日系企业更具优势;性价比相对高很多。

而在中国大陆,同样活跃着一批本土企业,他们借助更低的成本优势和更快的客户服务响应速度,在中低端及细分领域具有很强的竞争力,部分实现了国产替代;目前也在不断冲击高端产品线,以满足本土客户的需求。另外,本土企业还通过资本运作,成功收购了安世半导体等国际知名的功率器件公司,将更好地满足本土对功率器件的需求。

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,工程师在选择MOS管时,一定要依据电路设计需求及MOS管工作场所来选取合适的MOS管,从而获得最佳的产品设计体验。当然,在考虑性能的同时,成本也是选择的因素之一,只有高性价比的产品,才能让工程师设计的产品在品质与收益中达到平衡。

 

标签: kec连接器

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