MOS管选择的重要性

有些电路不仅是开关电源电路，而且还经常采用MOS管，正确选择MOS管是硬件工程师经常遇到的问题，更是其中的关键环节，MOS管选择不好，很可能影响整个电路的效率和成本，世祥集团从六个方面总结如何选择MOS管。

MOS管的选取方法

1、沟道类型

要选择好MOS管器件，首先要确定MOS管是用N沟还是P沟。一般情况下，当一个MOS管接地，且负载与主干电压相接时，MOS管就构成低压侧开关。低电压侧开关应采用N通道MOS管，这是为了达到闭合或引导装置所要求的电压要求。如果MOS管与总线相连，负载接地，则采用高压侧开关。P沟道MOS管通常被采用在这种拓扑中，这也是出于电压驱动的考虑

2、额定电压

决定需要的额定电压，或该装置能承受的最高电压。更高的额定电压将增加设备的成本。实际使用中，额定电压应大于主干电压或总线电压。这将为MOS管的失效提供充分的保护。

对于MOS管的选型，必须确定漏极至源极之间可能承受的最大电压，即最大VDS。因此，必须清楚地知道MOS管能够承受的最大电压是随温度变化的。在整个工作温度范围内，我们需要测量电压的变化范围。在额定电压下，必须有足够的余量覆盖这一变化，以确保电路不发生故障。其他需要考虑的安全因素包括由电子装置开关(例如电动机或变压器)引起的瞬态电压。额定电压因应用而异；通常便携式设备为20V,FPGA为20~30V,85~220VAC为450~600V。

3、额定电流

在任何情况下，额定电流应为负载能承受的最大电流。类似于电压，要确保MOS管能够承受这种额定电流，即使系统会产生尖峰电流。考虑的两种电流情况是连续模式和脉冲峰值。MOS管在连续通电模式下处于稳定状态，此时电流连续通过器件。脉冲电流指的是通过器件时产生大量的电涌(或脉冲电流)。在这种情况下，一旦确定了最大电流，只要直接选择能够承受这种最大电流的器件即可。

4、传导损耗

实际上，MOS管并不是理想的器件，因为在导电过程中会产生电能损耗，即所谓的导通损耗。在“通路”过程中，MOS管就像一个可变电阻，由器件的RDS(ON)决定，并随着温度的变化而发生显著变化。通过Iload2×RDS(ON)计算出了该器件的功率消耗，由于导通电阻随温度而变化，因此功率消耗也按比例变化。在MOS管上施加的VGS电压越高，RDS(ON)就越小；反之，RDS(ON)则越大。要注意的是，RDS(ON)电阻会随电流而升高。有关RDS(ON)电阻的各种电参数变化，可从制造商提供的技术资料中查阅。

5、系统散热

应考虑两种不同的情况，即最坏情况和实际情况。对于最坏情况，推荐使用计算结果，因为计算结果提供了更大的安全余量，保证了系统不会失效。此外，还需注意MOS管数据库中的其他数据：设备的结温等于最大环境温度加热阻和功率耗散的乘积(结温=最大环境温度+[热阻+功率耗散])。基于此式子，可以求出系统的最大功率耗散，也就是定义的I2×RDS(ON)相等于。本论文将通过该装置的最大电流，以计算不同温度下的RDS(ON)。此外，还应做好板材及其MOS管的散热工作。

“雪崩击穿”指的是半导体器件的反向电压超过最大值，并形成一个强电场，导致器件内部电流增加。增大芯片尺寸可以提高抗雪崩能力，并最终改善器件的稳定性。所以选用较大的封口能有效防止雪崩。

6、开关性能

有许多参数会影响开关的性能，但最重要的是栅极/漏极、栅极/源极和漏极/源极电容。这类电容在器件中会造成开关损耗，因为每次切换时都给它们充电。因此，MOS管的开关速度降低，器件的效率降低。为了计算器件在开关过程中的总损耗，需要计算器件在开启过程和关断过程中的总损耗。可以用以下公式表示MOSFET开关的总功率：Psw=(Eon+Eoff)×开关频率。其中，栅极电荷(Qgd)对开关性能影响最大。