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    开关电源上的MOS管选择方法

    浏览量:241 上流传更新:2019-03-20

    当日我们在来累计学习下开关能源地方要怎么选择MOS管吧,瞧下开关电源上面选用MOS管应不慎那些东西,哪些参数是MOS管在开关电源中起着决定性作用的,请往下看。

    MOS管最常见的使用可能是水源中的开关元件,另外,它们对水源输出也大有裨益。传感器和通信设施等利用一般都配置有多个并行电源,以支持N+1 冗余与持续工作 (希冀1)。各并行电源平均分担负载,确保系统即使在一番电源出现故障的情况下仍然能够持续工作。不过,这种架构还要求一种艺术把并行电源的转口连接在总共,并保证某个电源的故障不会影响到其他的辐射源。在每个电源的转口端,有一度功率MOS管可以让众电源分担负载,同时各电源又彼此隔离 。队这种作用的MOS管被称为"ORing"FET,因为它们本质上是以 "OR" 逻辑来连接多个电源的转口。

     

    图表

     

    希冀1:用于针对N+1冗余拓扑的并行电源控制的MOS管

    在ORing FET使用中,MOS管的企图是开关器件,但是由于服务器类应用中电源不间歇工作,以此开关实际上始终处于导通状态。他开关功能只发挥在起步和关断,以及电源出现故障的时 。

    对比从事以开关为主导应用的计划人员,ORing FET使用设计人员显然必需关注MOS管的不同特点。以反应堆为例,在例行工作期间,MOS管只正好于一个导体。于是,ORing FET使用设计人员最关注的是最小传导损耗。

    低RDS(ON) 可把BOM及PCB尺寸降至最小

    通常,MOS管制造商采用RDS(ON) 数来定义导通阻抗;对ORing FET使用来说,RDS(ON) 也是最重要的器件特性。数量手册定义RDS(ON) 与栅极 (或驱动) 电压 VGS 以及流经开关的核电有关,但对于充分的栅极驱动,RDS(ON) 是一番相对静态参数。

    若设计人员准备开发尺寸最小、资本最低的辐射源,低导通阻抗更是加倍的基本点。在能源设计中,每个电源常常需要多个ORing MOS管并行工作,要求多个零件来把电流传送给负载。在众多情况下,计划人员必须并联MOS管,以实惠降低RDS(ON)。

    需谨记,在 DC 电路中,并联电阻性负载的等效阻抗小于每个负载单独的对抗值。比如,两个并联的2Ω 雷达相当于一个1Ω的雷达 。于是,一般来说,一度低RDS(ON) 值的MOS管,具备大额定电流,就足以让设计人员把电源中所用MOS管的数额减至最少。

    除了RDS(ON)对内,在MOS管的挑选过程中还有几个MOS管参数也对水源设计人员特别关键。有的是情况下,计划人员应当密切关注数据手册上的平安工作区(SOA)伽马射线,该曲线同时描述了漏极电流和漏源电压的关联。基本上,SOA定义了MOSFET能够安全工作之辐射源电压和水电。在ORing FET使用中,重点问题是:在"总体导通状态"从FET的核电传送能力。实际上无需SOA伽马射线也得以获得漏极电流值。

    若设计是促成热插拔功能,SOA伽马射线也许更能发挥作用。在这种情况下,MOS管需要部分导通工作。SOA伽马射线定义了不同脉冲期间的核电和电压限值。

    瞩目刚刚提到的测定电流,这也是值得考虑的热参数,因为始终导通的MOS管很容易发热。此外,日渐升高的结温也会导致RDS(ON)的增长。MOS管数据手册规定了热阻抗参数,他定义为MOS管封装的半导体结散热能力。RθJC的最简单的概念是结到管壳的热阻抗。细言之,在现实测量中伊代表从器件结(对于一个垂直MOS管,即裸片的上标附近)到封装外表面的热阻抗,在数量手册中有描述。若采用PowerQFN封装,管壳定义为这个大漏极片的主干。于是,RθJC 定义了裸片与封装系统之热效应。RθJA 定义了副裸片表面到周围环境的热阻抗,而且一般通过一个脚注来标明与PCB计划的关联,包括镀铜的层数和厚度。

    开关电源中的MOS管

    现行让咱考虑开关电源应用,以及这种应用如何需要从一个不同之亮度来审视数据手册。其次定义上说来,这种应用需要MOS管定期导通和关断。同时,有数十种拓扑可用于开关电源,此间考虑一个简单的例证。DC-DC能源中滥用的中心降压转换器依赖两个MOS管来实行开关功能(希冀2),该署开关交替在电感里存储能量,下一场把能量释放给负载。眼前,计划人员常常选择数百kHz乃至1 MHz上述的效率,因为频率越高,服务性元件可以更小更轻。

     

    图表

     

    希冀2:用于开关电源应用的MOS管对。(DC-DC探测器)

    强烈,能源设计相当复杂,而且也没有一度简单的格式可用于MOS管的评分。但我们不妨考虑一些关键的数,以及这些参数为什么至关重要。风上,有的是电源设计人员都使用一个综合品质因数(两极电荷QG ×导通阻抗RDS(ON))来评估MOS管或对的进行等级划分。

    两极电荷和导通阻抗之所以重要,由于二者都对水源的频率有直接的影响。对效率有影响之损耗主要分为两种形式--传导损耗和开关损耗。

    两极电荷是产生开关损耗的严重性原因。两极电荷单位为纳库仑(nc),是MOS管栅极充电放电所需的功效。两极电荷和导通阻抗RDS(ON) 在半导体设计和制造工艺中相互联系,一般来说,器件的栅极电荷值较低,他导通阻抗参数就稍高。开关电源中第二重要的MOS管参数包括输出电容、阈值电压、两极阻抗和雪崩能量。

    好几特殊的拓扑也会改变不同MOS管参数的相关品质,例如,可以把传统的同步降压转换器与谐振转换器做比较。谐振转换器只在VDS (漏源电压)或ID (漏极电流)过零时才展开MOS管开关,所以可把开关损耗降至最低。该署艺术被成为软开关或零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)艺术。出于开关损耗被最小化,RDS(ON) 在这类拓扑中显得更加重大。

    低输出电容(COSS)值对这两类转换器都大有好处。谐振转换器中的谐振电路主要由变压器的漏电感与COSS决定。另外,在两个MOS管关断的油气区时间内,谐振电路必须让COSS总体放电。

    低输出电容也有利于传统的降压转换器(有时又称为硬开关转换器),不过原因不同。因为每个硬开关周期存储在进出口电容中的能量会丢,反之在谐振转换器中能量反复循环。于是,低输出电容对于同步降压调节器的低边开关尤其重要。

    

    
       

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