开关电源上的MOSFET挑选：参数阐发-KIA MOS管

逻辑开关的行动参数

不论给定名目利用甚么逻辑（和摹拟）电平，城市有差别的阈值来清晰地鉴定装备的饱和或关断。换句话说，这些值切确地界说了逻辑电平在高或低时的操纵。

凡是，在凹凸电平之间须要一个过渡地区，以确保两电平之间的过渡不会太俄然。如图1所示，该地区被定义为“不法”或“不肯定”地区。

图1：通用MOSFET的逻辑电平

●VGS（th）（min）是MOSFET关断的栅极电压值。

●VGS（th）（max）是MOSFET导通的栅极电压值。

凡是，最小栅极电压（对5V正逻辑）在0.5V至1V之间。那些高于最大阈值的栅极电压会导通MOSFET。在最小栅极电压的最高点和最大栅极电压的最低点之间的电压能够或许让MOSFET或导通或关断。

是以必须防止到达些电压值，它们表现着MOSFET处在不肯定地区，并且没法展望MOSFET的机能。是以，有须要在设想新体系的逻辑之前研讨每一个器件的栅极任务状况。

在图2中，您能够或许看到一个典范的电路图，该图供给了一个用96 V电压供电的8Ω负载。在这类环境下，MOSFET用作电子开关，并且能够或许经由过程适合的电源驱动 “栅极”来激活。对UnitedSiC UF3C065080T3S，能够或许供给给“栅极”的电压规模为–25 V至25V。

图2：电子开关的通用框图

此刻，察看负载R1下流过的电流，并按照栅极电压，看看MOSFET的导通若何任务。如图3所示的绝对图形中，“栅极”电压在–25 V至5.8 V之间时，该元件坚持关断状况（开关断开）；在6.4 V至25 V，MOSFET表现为一个闭合开关。

图3：经由过程转变MOSFET的“栅极”电压， MOSFET的任务地区响应产生转变。

栅极电压在5.8 V至6.4 V之间（等效偏移为600 mV），该MOSFET现实上在线性地区内任务。如图4的SiC功率图所示，这个线性地区必须要防止，由于元件在该区间内任务会产生大批的热能。

现实上，M1器件的均匀功率（白色曲线）的耗散以下：

●关断时代：0 W

●饱和时代：12.5 W

●在不肯定时代和线性区内：133.75 W，峰值为288 W

电路的效力很大水平上也取决于这一方面。

图4：必须防止在MOSFET“栅极”上施加不肯定的电压。不然，其耗散将很是高。

RDS（ON）参数

RDS（ON） 表现“导通状况下漏极（drain）和源极（source）之间的电阻”。 MOSFET凡是是作为功率晶体管的一个更好替换挑选，用于大电流开关利用。

若是RDS（ON） 较低，则按照欧姆定律，象征着MOSFET丧失的能量更少，从而进步了动力效力，并产生更少的热量。是以，设想职员应挑选具备尽能够或许低的RDS（ON） 值的元件模子。

在咱们的示例中，当MOSFET导通时，能够或许利用以下公式简略计较RDS（ON） ：

RDS（ON） = V（Drain） / I（Drain）

从而获得：

RDS（ON） = 1.00574/11.87428

按照元件的官方数据手册得出其前往值即是0.084Ω（84mΩ）。

输入电容（Ciss）和输入电容（Coss）参数

MOSFET主体上的“栅极”、氧化层及其相干毗连，现实上就像一个小电容器。一旦“栅极”接上电压，此假造电容器就会起头充电。充电须要时候，是以接通会有提早。设想职员应挑选具有尽能够或许低的输入电容的MOSFET，以防止永劫候的提早。

若是把MOSFET间接毗连到微节制器（MCU）的输入引脚，则其“栅极”应经由过程一个内部电阻器毗连，以防止产生不良成果。对所利用的SiC模子，其电容参数以下：

输入电容（Ciss）：当 VDS = 100 V， VGS= 0 V， F = 100 kHz时， — 1，500 pF

输入电容（Coss）：当 VDS = 100 V， VGS= 0 V，F = 100 kHz 时，— 104 pF

与开关速率相干的参数

MOSFET出格合用于疾速开关利用。频次越高，变压器必须越小，可是传输的噪声会增添。在肆意环境下，影响元件开关速率的一些根基参数以下：

●接通提早时候（tdon）：25 ns

●回升时候（tr）：14 ns

●关断提早时候（tdoff）：54 ns

●降落时候（tf）：11 ns

图5中的曲线图显现了在两种频次下，开关MOSFET的两种差别特征。上图以1 MHz的开关频次为参考，别离显现了负载上的电流旌旗灯号，栅极上的电压和脉宽调制（PWM）产生器的电压。如所见，该元件在此频次下的表现很是好。

下图改成频次为10 MHz的方波旌旗灯号。值得注重的是一切旌旗灯号都高度失真，而现实上，MOSFET一直处于导通状况。

图5：MOSFET在差别开关速率下的差别特征

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