Part 01 前言
无论任何元器件的选型,第一步都是去仔细阅读对应的datasheet,那么如何看懂datasheet就很重要,打开datasheet,哪些参数是需要重点关注的,哪些是需要参考的,这是硬件设计的基本功。今天我们的主角是MOSFET,接下来我们就分几篇文章介绍一下MOSFET选型时的重点参数关注以及讲解。
我们今天重点讲解Vdss,Vgss,Id,Idm参数。
Part 02 Vdss,Vgss,Id,Idm
datasheet中的电气参数整体分两大类,一类是极限参数,一类是额定参数,MOSFET的极限参数是其能够承受的最大值范围,超出这些值可能导致元器件性能下降、损坏甚至失效,很多厂家的规格书还会备注上,极限参数由设计保证,批量无法保证(类似于你买方便面,包装袋上写着图片仅供参考),所以我们一定要避免让器件以极限值去工作。
1.连续漏源极电流(Id)
很多刚入门的硬件工程师选MOSFET时,很关注这个参数,就像上面这个图片一样,Id最大值是100A,是不是意味着我们能拿这个MOSFET通100A的电流?当然不是,因为厂家这100A的测试条件备注了1),2)角标,也就是下面的描述,这里明确说了,这100A的最大电流和你的散热设计有关,并且只是设计值,批量出货的MOSFET不保证能通过100A。
有人会问,那100A不行,我通22A可以不?22A也是有角标的,3)的) Device on 2s2p FR4 PCB defined in accordance with JEDEC standards (JESD51-5, -7). PCB is vertical in still air.意思是说该MOSFET位于符合JEDEC标准 (JESD51-5, -7) 定义的2s2p FR4 PCB上测试的电流(PS:这个测试MOSFET的PCB尺寸一般很大(具体可参考对应标准),并且只放了这一个MOSFET,实际我们在PCBA可不会有这么奢侈),PCB在静止空气中垂直放置。
问题来了,那MOSFET到底能通多大的电流?这个问题就要基于MOSFET的导通损耗,开关损耗,以及热阻去计算了,在此不做展开,后续单独开文章说明。
所以此MOSFET的连续漏源极电流(Id)数值并没有太大的意义,大家看看得了,千万别当真(很多MOSFET的销售经常拿这个参数吹牛说自己的MOSFET多牛,读了本文,你就可以现场打脸)。
2.脉冲漏源极电流(Idm)
不同厂家叫法不一,比如上图中的,ID,pulse,指在脉冲工作模式下,MOSFET漏极与源极之间所能承受的最大瞬时电流。这一参数通常比连续漏源极电流 (Id) 大得多,但受限于持续时间和占空比(duty cycle),以避免MOSFET过热或损坏,和连续漏源极电流一样,仅供参考,别当真。
3.最大漏源电压(Vdss)
最大漏源电压 (VDSS) 表示MOSFET在关断状态下,漏极和源极之间能够承受的最大电压值,超过此电压可能导致MOSFET的击穿或损坏。这个参数是我们需要重点关注的,比如下图中MOSFET的最大漏源电压是40V,如果我们的电源电压是12-24V,我们是不是就可以高枕无忧了?当然不是,我们一定要记得,电源不是波澜不惊的,而是波涛汹涌的,电源中会由于感性负载开关,或者线束寄生电感,抑或是电源异常过压导致的高压脉冲(不同的产品会有对应的EMC测试标准,我们可以从标准里看MOSFET会遭受哪些高压脉冲)导致电源电压可能超过40V,这时候我们要在漏极放置一个TVS来保护MOSFET。
4.最大栅源电压(Vgss)
最大栅源电压 (VGSS ) 表示MOSFET的栅极和源极之间能够承受的最大电压值,超过此电压可能导致MOSFET的栅极氧化层永久损坏。为了避免这个问题的发生,有时候需要在MOSFET的栅极和源极之间并联一个稳压二极管。
那为什么有的电路需要并联稳压二极管,有的不需要呢?
1.看驱动电路是否稳定:
如果你用5V,比如MCU IO口驱动MOSFET,那就不需要考虑这个问题,如果你用的是驱动器,驱动器的电源是从12电源取电,那就需要考虑这个问题了。
2.部分MOSFET驱动器有电压限制功能,那我们也能节省外部的稳压二极管。
3.有些MOSFET内部自带稳压二极管。