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  • MOS管最大持續電流如何確定和計算
    • 發布時間:2022-07-18 18:43:49
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    MOS管最大持續電流如何確定和計算
    MOS管最大持續電流如何確定?
    MOS管最大持續電流=MOS耐電壓/MOS內阻值。
    該額定電流應為負載在所有條件下可承受的最大電流。與電壓情況類似,即使系統產生尖峰電流,也要確保所選的MOS晶體管能夠承受此額定電流。
    考慮的兩個當前條件是連續模式和脈沖尖峰。在連續導通模式下,MOS晶體管處于穩定狀態,此時電流繼續流經器件。
    脈沖尖峰是其中大量浪涌(或尖峰電流)流過設備的脈沖尖峰。確定了這些條件下的最大電流后,只需選擇可承受該最大電流的設備即可。
    選擇額定電流后,還必須計算傳導損耗。在實際情況下,MOS晶體管不是理想的器件,因為在傳導過程中會損失電能,這稱為傳導損耗。  
    MOS管 最大持續電流
    MOS管最大持續電流如何計算?
    1. 是用N溝道還是P溝道 。選擇好MOS管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管就構成了低壓側開關。在低壓側開關中,應采用N溝道MOS管,這是出于對關閉或導通器件所需電壓的考慮。
    當MOS管連接到總線及負載接地時,就要用高壓側開關。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動的考慮。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。
    根據實踐經驗,額定電壓應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。
    我們須在整個工作溫度范圍內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。需要考慮的其他安全因素包括由開關電子設備(如電機或變壓器)誘發的電壓瞬變。
    不同應用的額定 電壓也有所不同;通常,便攜式設備為20V、FPGA電源為20~30V、85~220VAC應用為450~600V。
    2. 確定MOS管的額定電流。該額定電流應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,確保所選的MOS管能承受這個額定電流,即使在系統產生 尖峰電流時。兩個考慮的電流情況是連續模式和脈沖尖峰。
    在連續導通模式下,MOS管處于穩態,此時電流連續通過器件。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??;反之RDS(ON)就會越高。注意RDS(ON)電阻會隨著電流輕微上升。關于RDS(ON)電阻的各種電 氣參數變化可在制造商提供的技術資料表中查到。
    3. 選擇MOS管的下一步是系統的散熱要求。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果,因為這個結果提供更大的安全余量,能確保系統不會失效。
    在MOS管的資料表上還有一些需要注意的測量數據;器件的結溫等于最大環境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結溫=最大環境溫度+[熱阻×功率耗散])。
    根據這個式子可解出系統的最大功率耗散,即按定義相等于I2×RDS(ON)。我們已將要通過器件的最大電流,可以計算出不同溫度下的RDS(ON)。
    另外,還要做好電路板 及其MOS管的散熱。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電流增加。
    晶片尺寸的增加會提高抗雪崩能力,最終提高器件的穩健性。因此選擇更大的封裝件可以有效防止雪崩。
    4. 選擇MOS管的最后一步是決定MOS管的開關性能。影響開關性能的參數有很多,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生開關損耗,因為在每次開關時都要對它們充電。MOS管的開關速度因此被降低,器件效率也下降。
    為計算開關過 程中器件的總損耗,要計算開通過程中的損耗(Eon)和關閉過程中的損壞(Eoff)。
    MOSFET開關的總功率可用如下方程表達:Psw= (Eon+Eoff)×開關頻率。而柵極電荷(Qgd)對開關性能的影響最大。
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