开关电源中的MOS管

明天咱们在来一起进修下开关电源下面要若何挑选MOS管吧，看下开关电源下面选用MOS管应寄望那些工具，哪些参数是MOS管在开关电源中起着抉择性感化的，请往下看。
现在让咱们思考开关电源利用，和这类利用若何需要从一个差别的角度来审阅数据手册。从界说上而言，这类利用需要MOS管按期导通和关断。同时，稀有十种拓扑可用于开关电源，这里思考一个简略的例子。DC-DC电源中常用的底子降压转换器依靠两个MOS管来履行开关服从(图2)，这些开关瓜代在电感里存储能量，而后把能量开释给负载。今朝，设想职员经常挑选数百kHz甚至1 MHz以上的频次，因为频次越高，磁性元件能够也许也许更小更轻。

开关电源上的MOS管挑选方法图2：用于开关电源利用的MOS管对。(DC-DC节制器)明显，电源设想相称庞杂，并且也不一个简略的公式可用于MOS管的评估。但咱们不妨思考一些关头的参数，和这些参数为甚么相称重要。传统上，很多电源设想职员都接纳一个综合品质因数(栅极电荷QG ×导通阻抗RDS(ON))来评估MOS管或对之遏制品级分别。

栅极电荷和导通阻抗之以是重要，是因为两者都对电源的效力有间接的影响。对效力有影响的消耗重要分为两种体例--传导消耗和开关消耗。

栅极电荷是发生开关消耗的重要启事。栅极电荷单元为纳库仑(nc)，是MOS管栅极充电放电所需的能量。栅极电荷和导通阻抗RDS(ON) 在半导体设想和制作工艺中相互接洽干系，通俗来讲，器件的栅极电荷值较低，其导通阻抗参数就稍高。开关电源中第二重要的MOS管参数包含输入电容、阈值电压、栅极阻抗和雪崩能量。

某些出格的拓扑也会修改差别MOS管参数的相干品质，比喻，能够也许也许把传统的同步降压转换器与谐振转换器做比拟。谐振转换器只在VDS (漏源电压)或ID (漏极电流)过零时才遏制MOS管开关，从而可把开关消耗降至最低。这些手艺被成为软开关或零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)手艺。因为开关消耗被最小化，RDS(ON) 在这类拓扑中显得越发重要。

低输入电容(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重要由变压器的泄电感与COSS抉择。

别的，在两个MOS管关断的死区时候内，谐振电路必需让COSS完全放电。低输入电容也有利于传统的降压转换器(偶然又称为硬开关转换器)，不过启事差别。因为每一个硬开关周期存储在输入电容中的能量会损失，反之在谐振转换器中能量反复轮回。因此，低输入电容对于同步降压调度器的低边开关出格重要。

开关电源上的MOS管挑选方法

MOS管最罕见的利用能够也许是电源中的开关元件，别的，它们对电源输入也大有裨益。效力器和通信装备等利用通俗都设置装备摆设有多个并行电源，以撑持N+1 冗余与延续任务 (图1)。各并行电源平均分管负载，确保体系即使在一个电源显现弊端的状态下仍然能够也许持续任务。不过，这类架构还需要一种方法把并行电源的输入跟尾在一起，并保障某个电源的弊端不会影响到别的的电源。在每一个电源的输入端，有一个功率MOS管能够也许也许让众电源分管负载，同时各电源又相互断绝 。起这类感化的MOS管被称为"ORing"FET，因为它们本色上因此 "OR" 逻辑来跟尾多个电源的输入。

开关电源上的MOS管挑选方法图1：用于针对N+1冗余拓扑的并行电源节制的MOS管在ORing FET利用中，MOS管的感化是开关器件，可是因为效力器类利用中电源不持续任务，这个开关理论上一向处于导通状态。其开关服从只阐扬在启动和关断，和电源显现错误谬误之时 。

比拟处置以开关为中间利用的设想职员，ORing FET利用设想职员明显必需存眷MOS管的差别特征。以效力器为例，在一般任务时代，MOS管只相称于一个导体。因此，ORing FET利用设想职员最关切的是最小传导消耗。

低RDS(ON) 可把BOM及PCB尺寸降至最小

通俗而言，MOS管束作商接纳RDS(ON) 参数来界说导通阻抗;对ORing FET利用来讲，RDS(ON) 也是最重要的器件特征。数据手册界说RDS(ON) 与栅极 (或驱动) 电压 VGS 和流经开关的电流有关，但对于充分的栅极驱动，RDS(ON) 是一个绝对静态参数。

若设想职员试图开辟尺寸最小、资本最低的电源，低导通阻抗更是更加的重要。在电源设想中，每一个电源经常需要多个ORing MOS管并行任务，需要多个器件来把电传布送给负载。在很多状态下，设想职员必需并联MOS管，以有效下降RDS(ON)。

需服膺，在 DC 电路中，并联电阻性负载的等效阻抗小于每一个负载零丁的阻抗值。比喻，两个并联的2Ω 电阻相称于一个1Ω的电阻 。因此，通俗来讲，一个低RDS(ON) 值的MOS管，具有大额外电流，就能够也许也许让设想职员把电源中所用MOS管的数量减至起码。

除RDS(ON)以外，在MOS管的挑选进程中还有几个MOS管参数也对电源设想职员非常重要。很多状态下，设想职员应当密切存眷数据手册上的安然任务区(SOA)曲线，该曲线同时描画了漏极电流和漏源电压的干系。底子上，SOA界说了MOSFET能够也许安然任务的电源电压和电流。在ORing FET利用中，重要题目是：在"完全导通状态"下FET的电传布送能力。理论上无需SOA曲线也能够也许也许获得漏极电流值。

若设想是实现热插拔服从，SOA曲线也许更能阐扬感化。在这类状态下，MOS管需要部分导通任务。SOA曲线界说了差别脉冲时代的电流和电压限值。

寄望方才提到的额外电流，这也是值得思考的热参数，因为一向导通的MOS管很轻易发烧。别的，日渐降低的结温也会导致RDS(ON)的增添。MOS管数据手册法则了热阻抗参数，其界说为MOS管封装的半导体结散热能力。RθJC的最简略的界说是结到管壳的热阻抗。细言之，在理论测量中其代表从器件结(对于一个垂直MOS管，即裸片的上表面附近)到封装表面面的热阻抗，在数据手册中有描画。若接纳PowerQFN封装，管壳界说为这个大漏极片的中间。因此，RθJC 界说了裸片与封装体系的热效应。RθJA 界说了从裸片表面到周围情况的热阻抗，并且通俗颠末一个脚注来表明与PCB设想的干系，包含镀铜的层数和厚度。

接洽体例：邹师长教师

接洽德律风：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

接洽地点：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

存眷KIA半导体工程专辑请搜微旌旗灯号:“KIA半导体”或点击本文下方图片扫一扫进入官方微信“存眷”

长按二维码辨认存眷