• 回复
  • 收藏
  • 点赞
  • 分享
  • 发新帖

电源系统MOSFET选型建议

功率MOSFET选型建议

表面上来看,MOSFET虽然是一个比较简单的功率器件,但其参数众多,并且各参数相互关联,因此在选择时需综合各方面的限制及要求进行优化选择。下面针对部分参数从应用的安全可靠性方面简单阐述选型的基本原则。

一:BVDSS最大电压应力

    在电源电路应用中,往往首先考虑漏源电压BVDSS的选择。 BVDSS为正温度系数,其DATASHEET给出的值为25℃室温环境中测试得出,测试电路如下图所示。

对于BVDSS的选择,有两个重要原则:(1)开关机尖峰电压推荐不超过额定电压值的90%。(2)稳态工作条件下,平台电压建议不超过额定电压值的70%-90%。

二: ID漏源标称电流

    MOSFET的ID都是经过计算得出,该值受到内部搭线、导通阻抗、和封装参数的制约。其值为在TC=25℃(假定封装贴无线大散热板)时计算得出。

一般地, ID_max 及 I D_pulse 具有负温度系数,故应取器件在最大结温条件下之 ID_max 及 I D_pulse 值作为参考。器件此参数的选择是极为不确定的—主要是受工作环境,散热技术,器件其它参数(如导通

电阻,热阻等)等相互制约影响所致。最终的判定依据是结点温度。根据经验,在实际应用中规格书目中之 ID 会比实际最大工作电流大数倍,这是因为散耗功率及温升之限制约束。在初选计算时期还须根据散耗功率约束不断调整此参数。建议初选于 3~5 倍余量左右 ID = (3~5)*ID_max

三: Tj最大结温

     对于硅基的半导体器件,DATASHEET给出的Tj一般小于150度,在正常使用时,我们一般推荐70%-90%的最大结温降额进行选择,单是对于电源系统来说,整个系列里面电容寿命是受温度影响最大的器件,也是整个系统最薄弱的器件,因此这个最差器件决定了整个电源系统的使用寿命,因此除了MOSFET本身降额外,如果安装位置靠近电容,建议以电容实际工作温度反推MOSFET温度进行选择。

四: RDSON导通阻抗

     小的 RDSON值有利于减小导通期间器件产生的损耗。因此在进行选型的时候,在成本应许的条件下,可以适当的选择RDSON较小的器件,甚至可以选择SW的K系列的超结MOSFET。RDSON同时也是正温度系数,这种特性有助于MOSFET的并联使用,但是随着温度的升高,MOSFET的导通损耗也会储蓄增加,这点在选型的时候一定要注意。

五: VTH门槛电压

      VTH是MOSFET开启和关断时的电压值,为负温度系数,这个特性我们在系统选择时一定要注意。目前的开关电压采用IC或驱动电路进行驱动一般在10V左右,该电压可满足绝大多数的MOSFET驱动要求,但随着MCU在电源系统上的应用,很多驱动电压降低到5V左右,这时一定要选择VTH低的MOSFET,但过低VTH值在外部干扰情况下,容易误开启,这点一定要注意。因此,对该参数选择建议结合系统驱动条件,考虑噪音干扰情况,选择适合自己系统的VTH及Vgs值。

六: 热阻Rja&RJc

    热阻表明热量传导的难易程度,热阻越小,MOSFET散热特性越好,其中Rja为结到环境的热阻,RJc为结到封装的热阻。热阻产生的损耗会转坏成热量,从而影响到电源系统的寿命。在电源系统设计时热阻RJc尽量选择小的,这点我们无法改变,而Rja是整改电源系统中限制MOSFET散热性能的主要因素。

如式四所示,我们系统实际产生的温升可以用该式进行描述。在实际应用中影响MOSFET温升的还有:放置MOS处的pad面积、MOS处bottom层是否敷铜、board的厚度和copper layer的数目、 heatsink和thermal via的用法、空气流动和board的走向、占空比等等。因此,对热阻的选择除要求其取值较小外还应该从系统上对散热进行优化设计。

    当然还有跨导、Qg、SOA及MOSFET总损耗的计算等等一系列的重要参数的选择,我们会在第二部分给出。

   因为我个人本身是做电源系统的,对器件的理解可能比较浅显,欢迎从事器件专业的人士给我们更深入的解答,大家共同进步。非常感谢 

   对于MOSFET系统参数的解读,欢迎浏览我整理的另外一个帖子。。。。。

全部回复(85)
正序查看
倒序查看
2015-02-11 09:26

MOSFE选型指南.pdf

上传一个PDF版本的,看着方便点

0
回复
2015-02-11 09:46
@semipower_X1
MOSFE选型指南.pdf上传一个PDF版本的,看着方便点
好帖,MARK 关注!
0
回复
001pp
LV.5
4
2015-02-11 11:35
网页看花了眼,可以直接忽视,建议大家直接下楼主传的PDF格式看,里面用红色标出的降额建议,很实用
0
回复
gzy830515
LV.2
5
2015-02-11 14:29
楼主这个不像是降额规范,倒像是MOSFET介绍,不过比较受用,MARK下,谢了
0
回复
alfaguo
LV.4
6
2015-02-11 16:11
很详细啊,还有附件可以直接下载。楼主想的真周到。
0
回复
2015-02-11 23:43
@semipower_X1
MOSFE选型指南.pdf上传一个PDF版本的,看着方便点
在模块应用上,关于MOS的Coss,Ciss,Crss对原边或副边MOS的选型有什么建议没?  PDF文档中说的另开一帖,帮给个链接,谢
0
回复
gzy830515
LV.2
8
2015-02-12 09:28
@zhiquanhe2003
在模块应用上,关于MOS的Coss,Ciss,Crss对原边或副边MOS的选型有什么建议没? PDF文档中说的另开一帖,帮给个链接,谢

同求答案,电容参数对电源的影响还望详谈,谢谢

0
回复
2015-02-12 11:35
@zhiquanhe2003
在模块应用上,关于MOS的Coss,Ciss,Crss对原边或副边MOS的选型有什么建议没? PDF文档中说的另开一帖,帮给个链接,谢

http://www.dianyuan.com/bbs/1507349.html

MOSFET参数对电源系统影响可参考该贴,具体输入输出电容相关参数的影响详细信息会在选型第二部分给出,请稍等两天,谢谢了

0
回复
tanb006
LV.10
10
2015-03-05 13:47

的确,

最大电流只是理想情况下的参数

通常我测试,都只有60--75%的电流有效值。

而且我是用半导体制冷块强制恒温在20度情况下的。

比如10N60 实际各个不同品牌的电流在6--8A之间。

刚开始或许可以达到9A或许更多。当内部热起来后就下降了。

0
回复
tabing_dt
LV.10
11
2015-04-02 21:13
@gzy830515
同求答案,电容参数对电源的影响还望详谈,谢谢
如果结电容大,开关速度会慢,改小驱动电阻是可以将驱动的前沿改的陡一下,但是如果改的过于小就会引起前沿震荡,对环路以及EMI都有影响。
0
回复
tabing_dt
LV.10
12
2015-04-02 21:14
@tanb006
的确,最大电流只是理想情况下的参数通常我测试,都只有60--75%的电流有效值。而且我是用半导体制冷块强制恒温在20度情况下的。比如10N60实际各个不同品牌的电流在6--8A之间。刚开始或许可以达到9A或许更多。当内部热起来后就下降了。
MOS管标称的最大电流是非连续的电流还是说散热条件做好的理想状态下连续电流可以达到标称电流?
0
回复
tabing_dt
LV.10
13
2015-04-02 21:15
@semipower_X1
http://www.dianyuan.com/bbs/1507349.htmlMOSFET参数对电源系统影响可参考该贴,具体输入输出电容相关参数的影响详细信息会在选型第二部分给出,请稍等两天,谢谢了
如果MOS管并联使用有什么需要注意的地方?这样子会不会有什么问题,如果可以,基极电阻是否能共用同一个电阻?
0
回复
k8882002
LV.9
14
2015-04-02 22:23
@tabing_dt
如果MOS管并联使用有什么需要注意的地方?这样子会不会有什么问题,如果可以,基极电阻是否能共用同一个电阻?

MOS的并联使用原则:

1.并联的MOS必须为同等规格,最好是同一批次的。

2.并联的MOS的驱动电路的驱动电阻和放电电路必须是独立分开的,不可共用驱动电阻和放电电阻。

3.PCB走线尽量保证对称,减小电流分布不均。

0
回复
k8882002
LV.9
15
2015-04-02 22:24
@tabing_dt
MOS管标称的最大电流是非连续的电流还是说散热条件做好的理想状态下连续电流可以达到标称电流?
在芯派提供的一份资料上看到的,ID_pulse 具有负温度系数,漏极脉冲电流峰值不大于规格书中标称漏极脉冲电流峰值的90%
0
回复
2015-04-05 16:39
谢谢分享,学习学习。
0
回复
xxbw6868
LV.9
17
2015-05-05 21:55
@zhiquanhe2003
在模块应用上,关于MOS的Coss,Ciss,Crss对原边或副边MOS的选型有什么建议没? PDF文档中说的另开一帖,帮给个链接,谢
Ciss Crss Coss这几个参数大家一般是看说明书吧,有没实测的?
0
回复
2015-05-05 21:57
PCB走线对称点可以减小干扰的
0
回复
001pp
LV.5
19
2015-05-06 15:51
@gzy830515
楼主这个不像是降额规范,倒像是MOSFET介绍,不过比较受用,MARK下,谢了
所言极是
0
回复
zrk787
LV.8
20
2015-05-06 16:13
功率MOSFET选型要考虑很多方面 的问题,楼主分析得很全面,学习了
0
回复
wuyh123
LV.6
21
2015-05-06 21:54
@zrk787
功率MOSFET选型要考虑很多方面的问题,楼主分析得很全面,学习了
mos管选型首先要考虑余量,在成本的各方面考量上,留个20-30%是可行的。然后就是散热,热阻这个参数的认真看,然后就是mos管并联使用,上面楼主说的很有理,不然会导致系统很容易出故障。
0
回复
2015-06-04 22:12
@wuyh123
mos管选型首先要考虑余量,在成本的各方面考量上,留个20-30%是可行的。然后就是散热,热阻这个参数的认真看,然后就是mos管并联使用,上面楼主说的很有理,不然会导致系统很容易出故障。

mos管选型确实要注意余量,另外热阻也要特别主要,能散热就散热。

0
回复
2015-06-05 13:35
负载(Load)的连接方式决定了所选MOSFET的类型,这是出于对驱动电压的考虑。当负载接地时,采用P沟道MOSFET;当负载连接电源电压时,选择N沟道MOSFET
0
回复
2015-06-05 13:55
降低MOSFET DI/DT,保护MOSFET同时抑制EMI干扰。
0
回复
2015-06-07 23:17
散耗功率及温升之限制约束,在初选计算时期还须根据散耗功率约束不断调整此参数
0
回复
2015-06-09 09:55
在典型的功率应用中,当一个MOSFET接地,而负载连接到干线电压上时,该MOSFET就构成了低压侧开关。在低压侧开关中,应采用N沟道MOSFET,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOSFET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MOSFET,这也是出于对电压驱动的考虑。
0
回复
2015-07-08 13:12
在关注正温度系数的同时也要关注负温度系数,有的MOS随负温度变化较剧烈,在不同场合的应用就要注意了
0
回复
2015-07-08 15:46

1、 我的应用该选择哪种类型的MOSFET?N沟道还是P沟道。

2、确定额定电压与额定电流

3、导通电阻RDS对于散热需求

4、开关损耗

0
回复
tom307
LV.4
29
2015-07-08 17:16
计算的好详细  选MOSFET只关注电压和电流的表示很汗颜  收藏学习
0
回复
2015-07-08 20:51
在实际应用中影响MOSFET温升的还有:放置MOS处的pad面积、MOS处bottom层是否敷铜、board的厚度和copper layer的数目、 heatsink和thermal via的用法、空气流动和board的走向、占空比等等。
0
回复
2015-07-09 19:08
单是对于电源系统来说,整个系列里面电容寿命是受温度影响最大的器件,也是整个系统最薄弱的器件,因此这个最差器件决定了整个电源系统的使用寿命
0
回复