五步教你如何正确选取MOS管

电子小跑腿 · 发表于 2018-4-12 09:30:59

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【MOS 管导通特性】

导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。

NMOS
的特性

，

Vgs

大于

一定的值就会导通，适合用于

源极接地

时的情况（

低端驱动

），只要栅极电压达到

4V

或

10V

就可以了。

PMOS
的特性

，

Vgs

小于

一定的值就会导通，适合用于

源极接
VCC

时的情况（

高端驱动

）。但是，虽然

PMOS

可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用

NMOS

。

图 NMOS管（左）和PMOS（右）管示意图

【第一步，用N沟道or P沟道】

选择好MOS管器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOS管。

在典型的功率应用中，当一个MOS管接地，而

负载连接到干线电

压上时，该MOS管就构成了

低压侧开关

。在低压侧开关中，应采用N沟道MOS管，这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当

MOS管连接到

总线

及负载接地

时，就要用

高压侧开关

。通常会在这个

拓扑

中采用P沟道MOS管，这也是出于对电压驱动的考虑。

总结：根据负载的位置，确定MOS管的选择。

【第二步，确定MOS额定电压】

确定所需的额定电压，或者器件所能承受的最大电压。

额定电压越大，器件的成本就越高。根据实践经验，额定电压应当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。就选择MOS管而言，必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压，即最大VDS。知道MOS管能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。我们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覆盖这个变化范围，确保电路不会失效。需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备（如电机或变压器）诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同；通常，便携式设备为20V、

FPGA

电源

为20～30V、85～220VAC应用为450～600V。

【第三步，确定MOS管的额定电流】

该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，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。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下，MOS管处于稳态，此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌（或尖峰电流）流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流，只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。

　　选好额定电流后，还必须计算导通损耗。在实际情况下，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

。MOS管在“导通”时就像一个可变电阻，由器件的RDS（ON）所确定，并随温度而显着变化。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。

注意RDS（ON）电阻会随着电流轻微上升。关于RDS（ON）电阻的各种电气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。

【第四步，选择MOS管的下一步是系统的散热要求】

须考虑两种不同的情况，即最坏情况和真实情况。

建议采用针对最坏情况的计算结果，因为这个结果提供更大的安全余量，能确保系统不会失效。在MOS管的资料表上还有一些需要注意的测量数据；

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］）

。根据这个式子可解出系统的最大功率耗散，即按定义相等于I2×RDS（ON）。我们已将要通过器件的最大电流，可以计算出不同温度下的RDS（ON）。另外，还要做好电路板及其MOS管的散热。

　　雪崩击穿是指

半导体