MOS管正確選擇的步驟 AO3400 AO3401 找AO4614 MOS管就找深圳亞泰盈科
發(fā)布時間：2016/10/12
正確選擇MOS管是很重要的一個環(huán)節(jié)，MOS管選擇不好有可能影響到整個電路的效率和成本，了解不同的MOS管部件的細微差別及不同開關(guān)電路中的應(yīng)力能夠幫助工程師避免諸多問題，下面我們來學習下MOS管的正確的選擇方法。
第一步：選用N溝道還是P溝道
為設(shè)計選擇正確器件的第一步是決定采用N溝道還是P溝道MOS管。在典型的功率應(yīng)用中，當一個MOS管接地，而負載連接到干線電壓上時，該MOS管就構(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MOS管，這是出于對關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。當MOS管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MOS管，這也是出于對電壓驅(qū)動的考慮。
要選擇適合應(yīng)用的器件，必須確定驅(qū)動器件所需的電壓，以及在設(shè)計中最簡易執(zhí)行的方法。下一步是確定所需的額定電壓，或者器件所能承受的最大電壓。額定電壓越大，器件的成本就越高。根據(jù)實踐經(jīng)驗，額定電壓應(yīng)當大于干線電壓或總線電壓。這樣才能提供足夠的保護，使MOS管不會失效。就選擇MOS管而言，必須確定漏極至源極間可能承受的最大電壓，即最大VDS。知道MOS管能承受的最大電壓會隨溫度而變化這點十分重要。設(shè)計人員必須在整個工作溫度范圍內(nèi)測試電壓的變化范圍。額定電壓必須有足夠的余量覆蓋這個變化范圍，確保電路不會失效。設(shè)計工程師需要考慮的其他安全因素包括由開關(guān)電子設(shè)備(如電機或變壓器)誘發(fā)的電壓瞬變。不同應(yīng)用的額定電壓也有所不同；通常，便攜式設(shè)備為20V、FPGA電源為20～30V、85～220VAC應(yīng)用為450～600V。
第二步：確定額定電流
第二步是選擇MOS管的額定電流。視電路結(jié)構(gòu)而定，該額定電流應(yīng)是負載在所有情況下能夠承受的最大電流。與電壓的情況相似，設(shè)計人員必須確保所選的MOS管能承受這個額定電流，即使在系統(tǒng)產(chǎn)生尖峰電流時。兩個考慮的電流情況是連續(xù)模式和脈沖尖峰。在連續(xù)導通模式下，MOS管處于穩(wěn)態(tài)，此時電流連續(xù)通過器件。脈沖尖峰是指有大量電涌(或尖峰電流)流過器件。一旦確定了這些條件下的最大電流，只需直接選擇能承受這個最大電流的器件便可。
選好額定電流后，還必須計算導通損耗。在實際情況下，MOS管并不是理想的器件，因為在導電過程中會有電能損耗，這稱之為導通損耗。MOS管在“導通”時就像一個可變電阻，由器件的RDS(ON)所確定，并隨溫度而顯著變化。器件的功率耗損可由Iload2×RDS(ON)計算，由于導通電阻隨溫度變化，因此功率耗損也會隨之按比例變化。對MOS管施加的電壓VGS越高，RDS(ON)就會越小；反之RDS(ON)就會越高。對系統(tǒng)設(shè)計人員來說，這就是取決于系統(tǒng)電壓而需要折中權(quán)衡的地方。對便攜式設(shè)計來說，采用較低的電壓比較容易(較為普遍)，而對于工業(yè)設(shè)計，可采用較高的電壓。注意RDS(ON)電阻會隨著電流輕微上升。關(guān)于RDS(ON)電阻的各種電氣參數(shù)變化可在制造商提供的技術(shù)資料表中查到。
技術(shù)對器件的特性有著重大影響，因為有些技術(shù)在提高最大VDS時往往會使RDS(ON)增大。對于這樣的技術(shù)，如果打算降低VDS和RDS(ON)，那么就得增加晶片尺寸，從而增加與之配套的封裝尺寸及相關(guān)的開發(fā)成本。業(yè)界現(xiàn)有好幾種試圖控制晶片尺寸增加的技術(shù)，其中最主要的是溝道和電荷平衡技術(shù)。
在溝道技術(shù)中，晶片中嵌入了一個深溝，通常是為低電壓預留的，用于降低導通電阻RDS(ON)。為了減少最大VDS對RDS(ON)的影響，開發(fā)過程中采用了外延生長柱/蝕刻柱工藝。例如，飛兆半導體開發(fā)了稱為SupeRFET的技術(shù)，針對RDS(ON)的降低而增加了額外的制造步驟。這種對RDS(ON)的關(guān)注十分重要，因為當標準MOSFET的擊穿電壓升高時，RDS(ON)會隨之呈指數(shù)級增加，并且導致晶片尺寸增大。SuperFET工藝將RDS(ON)與晶片尺寸間的指數(shù)關(guān)系變成了線性關(guān)系。這樣，SuperFET器件便可在小晶片尺寸，甚至在擊穿電壓達到600V的情況下，實現(xiàn)理想的低RDS(ON)。結(jié)果是晶片尺寸可減小達35%。而對于最終用戶來說，這意味著封裝尺寸的大幅減小。
第三步：確定熱要求
選擇MOS管的下一步是計算系統(tǒng)的散熱要求。設(shè)計人員必須考慮兩種不同的情況，即最壞情況和真實情況。建議采用針對最壞情況的計算結(jié)果，因為這個結(jié)果提供更大的安全余量，能確保系統(tǒng)不會失效。在MOS管的資料表上還有一些需要注意的測量數(shù)據(jù)；比如封裝器件的半導體結(jié)與環(huán)境之間的熱阻，以及最大的結(jié)溫。
器件的結(jié)溫等于最大環(huán)境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結(jié)溫=最大環(huán)境溫度+[熱阻×功率耗散])。根據(jù)這個方程可解出系統(tǒng)的最大功率耗散，即按定義相等于I2×RDS(ON)。由于設(shè)計人員已確定將要通過器件的最大電流，因此可以計算出不同溫度下的RDS(ON)。值得注意的是，在處理簡單熱模型時，設(shè)計人員還必須考慮半導體結(jié)/器件外殼及外殼/環(huán)境的熱容量；即要求印刷電路板和封裝不會立即升溫。
雪崩擊穿是指半導體器件上的反向電壓超過最大值，并形成強電場使器件內(nèi)電流增加。該電流將耗散功率，使器件的溫度升高，而且有可能損壞器件。半導體公司都會對器件進行雪崩測試，計算其雪崩電壓，或?qū)ζ骷姆€(wěn)健性進行測試。計算額定雪崩電壓有兩種方法；一是統(tǒng)計法，另一是熱計算。而熱計算因為較為實用而得到廣泛采用。除計算外，技術(shù)對雪崩效應(yīng)也有很大影響。例如，晶片尺寸的增加會提高抗雪崩能力，最終提高器件的穩(wěn)健性。對最終用戶而言，這意味著要在系統(tǒng)中采用更大的封裝件。
第四步：決定開關(guān)性能
選擇MOS管的最后一步是決定MOS管的開關(guān)性能。影響開關(guān)性能的參數(shù)有很多，但最重要的是柵極/漏極、柵極/ 源極及漏極/源極電容。這些電容會在器件中產(chǎn)生開關(guān)損耗，因為在每次開關(guān)時都要對它們充電。MOS管的開關(guān)速度因此被降低，器件效率也下降。為計算開關(guān)過程中器件的總損耗，設(shè)計人員必須計算開通過程中的損耗(Eon)和關(guān)閉過程中的損耗(Eoff)。MOSFET開關(guān)的總功率可用如下方程表達：Psw=(Eon+Eoff)×開關(guān)頻率。而柵極電荷(Qgd)對開關(guān)性能的影響最大。
第一步：選用N溝道還是P溝道
為設(shè)計選擇正確器件的第一步是決定采用N溝道還是P溝道MOS管。在典型的功率應(yīng)用中，當一個MOS管接地，而負載連接到干線電壓上時，該MOS管就構(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MOS管，這是出于對關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。當MOS管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MOS管，這也是出于對電壓驅(qū)動的考慮。
要選擇適合應(yīng)用的器件，必須確定驅(qū)動器件所需的電壓，以及在設(shè)計中最簡易執(zhí)行的方法。下一步是確定所需的額定電壓，或者器件所能承受的最大電壓。額定電壓越大，器件的成本就越高。根據(jù)實踐經(jīng)驗，額定電壓應(yīng)當大于干線電壓或總線電壓。這樣才能提供足夠的保護，使MOS管不會失效。就選擇MOS管而言，必須確定漏極至源極間可能承受的最大電壓，即最大VDS。知道MOS管能承受的最大電壓會隨溫度而變化這點十分重要。設(shè)計人員必須在整個工作溫度范圍內(nèi)測試電壓的變化范圍。額定電壓必須有足夠的余量覆蓋這個變化范圍，確保電路不會失效。設(shè)計工程師需要考慮的其他安全因素包括由開關(guān)電子設(shè)備(如電機或變壓器)誘發(fā)的電壓瞬變。不同應(yīng)用的額定電壓也有所不同；通常，便攜式設(shè)備為20V、FPGA電源為20～30V、85～220VAC應(yīng)用為450～600V。
第二步：確定額定電流
第二步是選擇MOS管的額定電流。視電路結(jié)構(gòu)而定，該額定電流應(yīng)是負載在所有情況下能夠承受的最大電流。與電壓的情況相似，設(shè)計人員必須確保所選的MOS管能承受這個額定電流，即使在系統(tǒng)產(chǎn)生尖峰電流時。兩個考慮的電流情況是連續(xù)模式和脈沖尖峰。在連續(xù)導通模式下，MOS管處于穩(wěn)態(tài)，此時電流連續(xù)通過器件。脈沖尖峰是指有大量電涌(或尖峰電流)流過器件。一旦確定了這些條件下的最大電流，只需直接選擇能承受這個最大電流的器件便可。
選好額定電流后，還必須計算導通損耗。在實際情況下，MOS管并不是理想的器件，因為在導電過程中會有電能損耗，這稱之為導通損耗。MOS管在“導通”時就像一個可變電阻，由器件的RDS(ON)所確定，并隨溫度而顯著變化。器件的功率耗損可由Iload2×RDS(ON)計算，由于導通電阻隨溫度變化，因此功率耗損也會隨之按比例變化。對MOS管施加的電壓VGS越高，RDS(ON)就會越小；反之RDS(ON)就會越高。對系統(tǒng)設(shè)計人員來說，這就是取決于系統(tǒng)電壓而需要折中權(quán)衡的地方。對便攜式設(shè)計來說，采用較低的電壓比較容易(較為普遍)，而對于工業(yè)設(shè)計，可采用較高的電壓。注意RDS(ON)電阻會隨著電流輕微上升。關(guān)于RDS(ON)電阻的各種電氣參數(shù)變化可在制造商提供的技術(shù)資料表中查到。
技術(shù)對器件的特性有著重大影響，因為有些技術(shù)在提高最大VDS時往往會使RDS(ON)增大。對于這樣的技術(shù)，如果打算降低VDS和RDS(ON)，那么就得增加晶片尺寸，從而增加與之配套的封裝尺寸及相關(guān)的開發(fā)成本。業(yè)界現(xiàn)有好幾種試圖控制晶片尺寸增加的技術(shù)，其中最主要的是溝道和電荷平衡技術(shù)。
在溝道技術(shù)中，晶片中嵌入了一個深溝，通常是為低電壓預留的，用于降低導通電阻RDS(ON)。為了減少最大VDS對RDS(ON)的影響，開發(fā)過程中采用了外延生長柱/蝕刻柱工藝。例如，飛兆半導體開發(fā)了稱為SupeRFET的技術(shù)，針對RDS(ON)的降低而增加了額外的制造步驟。這種對RDS(ON)的關(guān)注十分重要，因為當標準MOSFET的擊穿電壓升高時，RDS(ON)會隨之呈指數(shù)級增加，并且導致晶片尺寸增大。SuperFET工藝將RDS(ON)與晶片尺寸間的指數(shù)關(guān)系變成了線性關(guān)系。這樣，SuperFET器件便可在小晶片尺寸，甚至在擊穿電壓達到600V的情況下，實現(xiàn)理想的低RDS(ON)。結(jié)果是晶片尺寸可減小達35%。而對于最終用戶來說，這意味著封裝尺寸的大幅減小。
第三步：確定熱要求
選擇MOS管的下一步是計算系統(tǒng)的散熱要求。設(shè)計人員必須考慮兩種不同的情況，即最壞情況和真實情況。建議采用針對最壞情況的計算結(jié)果，因為這個結(jié)果提供更大的安全余量，能確保系統(tǒng)不會失效。在MOS管的資料表上還有一些需要注意的測量數(shù)據(jù)；比如封裝器件的半導體結(jié)與環(huán)境之間的熱阻，以及最大的結(jié)溫。
器件的結(jié)溫等于最大環(huán)境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結(jié)溫=最大環(huán)境溫度+[熱阻×功率耗散])。根據(jù)這個方程可解出系統(tǒng)的最大功率耗散，即按定義相等于I2×RDS(ON)。由于設(shè)計人員已確定將要通過器件的最大電流，因此可以計算出不同溫度下的RDS(ON)。值得注意的是，在處理簡單熱模型時，設(shè)計人員還必須考慮半導體結(jié)/器件外殼及外殼/環(huán)境的熱容量；即要求印刷電路板和封裝不會立即升溫。
雪崩擊穿是指半導體器件上的反向電壓超過最大值，并形成強電場使器件內(nèi)電流增加。該電流將耗散功率，使器件的溫度升高，而且有可能損壞器件。半導體公司都會對器件進行雪崩測試，計算其雪崩電壓，或?qū)ζ骷姆€(wěn)健性進行測試。計算額定雪崩電壓有兩種方法；一是統(tǒng)計法，另一是熱計算。而熱計算因為較為實用而得到廣泛采用。除計算外，技術(shù)對雪崩效應(yīng)也有很大影響。例如，晶片尺寸的增加會提高抗雪崩能力，最終提高器件的穩(wěn)健性。對最終用戶而言，這意味著要在系統(tǒng)中采用更大的封裝件。
第四步：決定開關(guān)性能
選擇MOS管的最后一步是決定MOS管的開關(guān)性能。影響開關(guān)性能的參數(shù)有很多，但最重要的是柵極/漏極、柵極/ 源極及漏極/源極電容。這些電容會在器件中產(chǎn)生開關(guān)損耗，因為在每次開關(guān)時都要對它們充電。MOS管的開關(guān)速度因此被降低，器件效率也下降。為計算開關(guān)過程中器件的總損耗，設(shè)計人員必須計算開通過程中的損耗(Eon)和關(guān)閉過程中的損耗(Eoff)。MOSFET開關(guān)的總功率可用如下方程表達：Psw=(Eon+Eoff)×開關(guān)頻率。而柵極電荷(Qgd)對開關(guān)性能的影響最大。
AOS美國萬代N溝道MOS管型號有:AO3160、AO3400、AO3400A、AO3402、AO3404、AO3404A、AO3406、AO3414、AO3416、AO3418、AO3420、AO3422、AO3424、AO3434、AO3438、AO3460、AO4202、AO4240、AO4260、AO4302、AO4304、AO4310、AO4312、AO4314、AO4402、AO4404B、AO4406、AO4406A、AO4410、AO4420、AO4420A、AO4430、AO4438、AO4440、AO4442、AO4444L、AO4446、AO4448、AO4450、AO4452、AO4454、AO4466、AO4468、AO4474、AO4476AL、AO4478、AO4480、AO4482L、AO4484、AO4486、AO4488、AO4490、AO4492、AO4494、AO4496、AO4498、AO4498E、AO4588、AO4606、AO4607、AO4611、AO4612、AO4613、AO4614、AO4614B、AO4616、AO4617、AO4618、AO4620、AO4622、AO4627、AO4629、AO4706、AO4708、AO4710、AO4712、AO4714、AO4718、AO4720、AO4722、AO4724、AO4772、AO4800、AO4800B、AO4806、AO4812、AO4818、AO4818B、AO4822、AO4822A、AO4826、AO4828、AO4830、AO4832、AO4838、AO4840、AO4842、AO4850、AO4852、AO4854、AO4882、AO4884、AO4886、AO4914、AO4914、AO4916、AO4916、AO4922、AO4922、AO4924、AO4924、AO4926、AO4926、AO4928、AO4928、AO4932、AO4932、AO4938、AO4938、AO4940、AO4940、AO4948、AO4948、AO5404E、AO5600E、AO5800E、AO5804E、AO6400、AO6402、AO6402A、AO6404、AO6408、AO6420、AO6422、AO6424、AO6601、AO6602、AO6604、AO6800、AO6802、AO6804A、AO6808、AO6810、AO7400、AO7404、AO7408、AO7410、AO7412、AO7414、AO7600、AO7800、AO8804、AO8808A、AO8810、AO8814、AO8818、AO8820、AO8822、AO8830、AO8842、AO9926B、AO9926C、AOB10N60、AOB1100L、AOB11N60、AOB11S60、AOB11S65、AOB12N50、AOB1404L、AOB14N50、AOB15S60、AOB15S65、AOB1606L、AOB1608L、AOB20S60、AOB210L、AOB240L、AOB254L、AOB25S65、AOB2606L、AOB260L、AOB262L、AOB264L、AOB266L、AOB270L、AOB2608L、AOB27S60、AOB290L、AOB2918L、AOB298L、AOB29S50、AOB410L、AOB412L、AOB414、AOB416、AOB4184、AOB418L、AOB440、AOB442、AOB462L、AOB466L、AOB470L、AOB480L、AOB482L、AOB4S60、AOB7S60、AOB7S65、AOC2800、AOC2802、AOD11S60、AOD1N60、AOD200、AOD208、AOD210、AOD240、AOD242、AOD254、AOD2610、AOD2908、AOD2N60、AOD3N40、AOD3N50、AOD3N60、AOD4100、AOD4102、AOD4104、AOD4106、AOD4110、AOD4112、AOD4120、AOD4124、AOD4126、AOD4128、AOD4130、AOD4132、AOD4136、AOD4146、AOD4156、AOD418、AOD4180、AOD4182、AOD4184、AOD4184A、AOD4186、AOD422、AOD424、AOD442、AOD444、AOD4454、AOD446、AOD450、AOD454A、AOD456、AOD458、AOD464、AOD468、AOD472A、AOD476、AOD478、AOD480、AOD482、AOD484、AOD486A、AOD490、AOD492、AOD496、AOD496A、AOD4N60、AOD4S60、AOD508、AOD510、AOD512、AOD514、AOD516、AOD518、AOD5N40、AOD5N50、AOD603A、AOD607、AOD609、AOD7N60、AOD7S60、AOD7N65、AOD7S65、AOD8N25、AOD9N40、AOD9N50、AOH3110、AOI11S60、AOI1N60、AOI208、AOI4102、AOI4126、AOI4130、AOI4146、AOI418、AOI4184、AOI442、AOI444、AOI468、AOI472A、AOI478、AOI482、AOI4N60、AOI4S60、AOI510、AOI516、AOI518、AOI5N40、AOI7N60、AOI7N65、AOI8N25、AOI9N50、AOK18N65、AOK20N60、AOK20S60、AOK22N50、AOK27S60、AOK29S50、AOK42S60、AOL1202、AOL1206、AOL1208、AOL1240、AOL1242、AOL1404、AOL1414、AOL1426、AOL1428、AOL1428A、AOL1432、AOL1432A、AOL1448、AOL1454、AOL1458、AOL1482、AOL1700、AOL1704、AOL1712、AON2240、AON2260、AON2406、AON2408、AON2410、AON2800、AON2880、AON3402、AON3406、AON3408、AON3611、AON3702、AON3806、AON3814、AON3816、AON4420L、AON4605、AON5802A、AON5802B、AON5810、AON5820、AON6200L、AON6202、AON6204、AON6210、AON6232、AON6234、AON6236、AON6240、AON6242、AON6244、AON6246、AON6270、AON6280、AON6400、AON6404、AON6404A、AON6408、AON6410、AON6414、AON6414AL、AON6416、AON6418、AON6422、AON6424、AON6426、AON6428、AON6440、AON6442、AON6444、AON6448、AON6450、AON6452、AON6454、AON6454A、AON6458、AON6482、AON6484、AON6486、AON6500、AON6502、AON6504、AON6506、AON6508、AON6512、AON6514、AON6516、AON6520、AON6522、AON6526、AON6534、AON6702、AON6704A、AON6708、AON6710、AON6712、AON6716、AON6752、AON6758、AON6780、AON6782、AON6850、AON6884、AON6906、AON6906、AON6906A、AON6906A、AON6908、AON6908、AON6908A、AON6908A、AON6910A、AON6910A、AON6912、AON6912、AON6912A、AON6912A、AON6918、AON6918、AON6920、AON6920、AON6922、AON6922、AON6924、AON6924、AON6926、AON6926、AON6932、AON6932、AON6934、AON6934、AON6938、AON6938、AON6974、AON6974、AON7200、AON7210、AON7220、AON7240、AON7242、AON7244、AON7246、AON7400、AON7400A、AON7402、AON7404、AON7406、AON7408、AON7410、AON7412、AON7416、AON7418、AON7422E、AON7422L、AON7424、AON7426、AON7428、AON7430L、AON7432、AON7436、AON7444、AON7446、AON7448、AON7450、AON7452、AON7458、AON7460、AON7462、AON7508、AON7514、AON7516、AON7611、AON7700、AON7702A、AON7702B、AON7784、AON7788、AON7804、AON7820、AON7826、AON7900、AON7900、AON7902、AON7902、AON7932、AON7932、AOP605、AOP609、AOT10N60、AOT10N65、AOT1100L、AOT11N70、AOT11S60、AOT11S65、AOT12N30、AOT12N50、AOT12N60、AOT12N60FD、AOT12N65、AOT13N50、AOT1404L、AOT14N50、AOT14N50FD、AOT15S60、AOT15S65、AOT1606L、AOT1608L、AOT16N50、AOT1N60、AOT20N25、AOT20N60、AOT20S60、AOT210L、AOT22N50、AOT240L、AOT254L、AOT25S65、AOT2606L、AOT260L、AOT262L、AOT264L、AOT266L、AOT270L、AOT2608L、AOT27S60、AOT290L、AOT2918L、AOT298L、AOT29S50、AOT2N60、AOT3N50、AOT3N60、AOT404、AOT410L、AOT412、AOT414、AOT416、AOT418L、AOT424、AOT42S60、AOT430、AOT440、AOT460、AOT462L、AOT466L、AOT470、AOT472、AOT474、AOT480L、AOT482L、AOT4N60、AOT4S60、AOT500、AOT502、AOT5N50、AOT5N60、AOT7N60、AOT7N65、AOT7N70、AOT7S60、AOT7S65、AOT8N50、AOT8N60、AOT8N65、AOT9N40、AOT9N50、AOT9N70、AOT11N60、AOTF10N60、AOTF10N65、AOTF11N60、AOTF11N62、AOTF11N70、AOTF11S60、AOTF11S65、AOTF12N30、AOTF12N50、AOTF12N60、AOTF12N60FD、AOTF12N65、AOTF13N50、AOTF14N50、AOTF14N50FD、AOTF15S60、AOTF15S65、AOTF16N50、AOTF18N65、AOTF20N60、AOTF20S60、AOTF22N50、AOTF240L、AOTF25S65、AOTF2606L、AOTF27S60、AOTF29S50、AOTF2918L、AOTF298L、AOTF2N60、AOTF3N50、AOTF404、AOTF4126、AOTF42S60、AOTF42S60L、AOTF450L、AOTF454L、AOTF472、AOTF474、AOTF4N60、AOTF4N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