降压式DCDC电路的MOS管选择

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mos选型规则

mos选型规则

mos选型规则MOS选型规则引言:MOS(Metal Oxide Semiconductor)是一种常见的电路元件,广泛应用于集成电路中。

MOS选型规则是指在设计电路时,根据电路需求和性能要求,选择合适的MOS管型号和参数的一系列规则和方法。

本文将介绍MOS选型规则的基本概念、应用场景和具体操作步骤,帮助读者理解和应用MOS选型规则。

一、MOS管的基本概念MOS管是一种半导体器件,由金属-氧化物-半导体构成。

它具有电流放大、开关控制等特性,在数字电路、模拟电路和混合信号电路中得到广泛应用。

MOS管有不同的型号和参数,如通道长度、通道宽度、栅极电压等,不同的MOS管适用于不同的电路需求。

二、MOS选型规则的作用MOS选型规则是为了在设计电路时能够选择到最适合的MOS管型号和参数,以满足电路的性能要求。

通过合理的选型,可以提高电路的稳定性、工作效率和可靠性。

MOS选型规则是电路设计中的重要环节,对于提高电路性能和降低成本具有重要意义。

三、MOS选型规则的应用场景MOS选型规则适用于各种电路设计,特别是需要使用MOS管的电路。

比如,数字电路中的逻辑门、存储器等电路;模拟电路中的放大器、滤波器等电路;混合信号电路中的ADC、DAC等电路。

无论是低功耗、高速度还是高精度电路,都需要根据具体要求选择合适的MOS管。

四、MOS选型规则的具体操作步骤1.明确电路需求:首先要明确电路的功能要求、性能要求和工作条件。

比如,电路需要承受的电压、电流范围以及工作频率等。

2.确定MOS管类型:根据电路需求,确定所需的MOS管类型,包括N沟道型和P沟道型MOS管。

不同的MOS管类型适用于不同的电路应用。

3.选择合适的参数范围:根据电路需求,确定MOS管的参数范围,如通道长度、通道宽度、栅极电压等。

这些参数会直接影响电路的性能。

4.查找器件手册:根据确定的MOS管类型和参数范围,查找相关的器件手册。

手册中会提供各种型号和参数的MOS管的详细信息。

简单MOS管可调降压电路

简单MOS管可调降压电路

简单MOS管可调降压电路MOS管可调降压电路是一种常见的电路设计,用于将输入电压降低到所需的输出电压。

这种电路通常由MOS管、电阻、电容和稳压二极管等元件组成。

通过调节MOS管的导通电阻,可以实现对输出电压的调节,从而满足不同电路的需求。

在MOS管可调降压电路中,MOS管起着关键作用。

MOS管是一种场效应管,具有高输入电阻和低输出电阻的特点,能够在电路中实现很好的信号放大和调节功能。

通过调节MOS管的工作状态,可以改变电路的增益和输出电压,实现电压的降低。

除了MOS管之外,电阻和电容也是MOS管可调降压电路中重要的元件。

电阻用于限制电流,保护电路不受过载损坏;电容则用于滤波和稳定输出电压,减小电压波动和噪声。

在设计电路时,需要合理选择电阻和电容的数值,以确保电路稳定可靠地工作。

稳压二极管也是MOS管可调降压电路中常用的元件。

稳压二极管能够在一定范围内稳定输出电压,提高电路的稳定性和可靠性。

通过合理配置稳压二极管,可以有效地保护电路和负载,避免因电压波动引起的损坏。

在实际应用中,MOS管可调降压电路可以广泛用于各种电子设备和电路中。

通过调节电路参数和元件数值,可以实现不同电压范围的输出,满足不同场合的需求。

同时,MOS管可调降压电路还具有体积小、效率高、成本低等优点,适合在各种电子产品中广泛应用。

总的来说,MOS管可调降压电路是一种简单而实用的电路设计,通过合理配置元件和参数,可以实现对输出电压的精确调节,满足不同电路的需求。

在实际应用中,可以根据具体情况选择合适的电路方案,设计出稳定可靠的电子产品和设备。

希望本文对读者对MOS 管可调降压电路有所帮助,谢谢阅读。

MOS管选型

MOS管选型

MOS管选型最近在推MOS管的过程中,遇到一些问题,最主要的是一个品牌替换参数的对应问题,很多时候我们只关注了电流电压满足要求,性能上的比较我们很少做比较,特从网上摘录此文,供大家参考:与系统相关的重要参数:在MOS管选择方面,系统要求相关的几个重要参数是:1.负载电流IL。

它直接决定于MOSFET的输出能力;2.输入—输出电压。

它受MOSFET负载占空比能力限制;3.开关频率FS.。

这个参数影响MOSFET开关瞬间的耗散功率;4. MOSFET最大允许工作温度。

这要满足系统指定的可靠性目标。

MOSFET设计选择:一旦系统的工作条件(负载电流,开关频率,输出电压等)被确定,功率MOSFET在参数方面的选择如下:1. RDSON的值。

最低的导通电阻,可以减小损耗,并让系统较好的工作。

但是,较低电阻的MOSFET其成本将高于较高电阻器件。

2.散热。

如果空间足够大,可以起到外部散热效果,就可以以较低成本获得与较低RDSON一样的效果。

也可以使用表面贴装的MOSFET 达到同样效果,详见下文第15行。

3. MOSFET组合。

如果板上空间允许,有时候,可以用两个较高RDSON 的器件并联,以获得相同的工作温度,并且成本较低。

计算MOSFET 的功率损耗及其壳温:在MOSFET工作状态下,有三部分功率损耗:1. MOSFET在完全打开以后(可变电阻区)的功率损耗:PON=ILoad2 × RDSON ×占空比ILoad为最大直流输出电流。

2. MOSFET在打开上升时功率损耗:PTRON= (ILoad × VDS × Tr ×FS)/ 2其中:。

3. MOSFET在截止状态下的功耗:PTRON= (ILoad × VDS × Tf ×Fs)/ 2其中:Tf 是MOSFET的下降时间。

在连续模式开关调节器中,占空比等于 Vout/Vin。

选择最佳DCDC变换器的要点及途径

选择最佳DCDC变换器的要点及途径

一、元器件的选择1.DC-DC电源变换器的三个元器件1)开关:无论哪一种DC/DC变换器主回路使用的元件只是电子开关、电感、电容。

电子开关只有快速地开通、快速地关断这两种状态。

只有快速状态转换引起的损耗才小,目前使用的电子开关多是双极型晶体管、功率场效应管,逐步普及的有IGBT管,还有各种特性较好的新式的大功率开关元件。

2)电感:电感是开关电源中常用的元件,由于它的电流,电压相位不同,因此理论损耗为零。

电感常为储能元件,也常与电容公用在输入滤波器和输出滤波器上,用于平滑电流,也称它为扼流圈。

其特点是流过它上的电流有“很大的惯性”.换句话说,由于“磁通连续性”,电感上的电流必须是连续的,否则将会产生很大的电压尖峰波。

电感为磁性元件,自然有磁饱和的问题,多数情况下,电感工作在线性区,此时电感值为一常数,不随端电压与流过的电流而变化。

但是,在开关电源中有一个不可忽视的问题,就是电感的绕线所引起的两个分布参数(或称寄生参数)的现象。

其一是绕线电阻,这是不可避免的;其二是分布式杂散电容,随绕线工艺、材料而定。

杂散电容在低频时影响不大,随频率提高而渐显出来,到一频率以上时,电感也许变成电容的特性了。

如果将杂散电容集成为一个,则从电感的等效电路可看出在一角频率后的电容性。

3)电容:电容是开关电源中常用的元件,它与电感一样也是储存电能和传递电能的元件。

但对频率的特性却刚好相反。

应用上,主要是“吸收”纹波,具平滑电压波形的作用。

实际上的电容并不是理想的元件。

电容器由于有介质、接点与引线,形成一个等效串联内电阻ESR.这种等效串联内电阻在开关电源中小信号控制上,以及输出纹波抑制的设计上,起着不可忽视的作用。

另外电容等效电路上有一个串联的电感,它在分析电路器滤波效果时非常重要。

有时加大电容值并不能使电压波形平直,就是因为这个串联寄生电感起着副作用。

电容的串联电阻与接点和引出线有关,也与电解液有关。

常见铝电解电容的成分为AL2O3,导电率比空气的大七倍,为了能提高电容量,把铝箔表面做成有规律的凸凹不平状,使氧化膜表面积加大,加入的电解液可在凸凹面上流动。

根据UC3842的buck降压电路的设计

根据UC3842的buck降压电路的设计

电力电子课程设计班级:2012级电气工程及其自动化姓名:**学号:**********时间: 2013 13-2014年第二学期第17-18周指导老师:**成绩:绪论1.设计题目2.设计目的3.硬件设计3.1芯片介绍3.2原理图介绍4.数据处理4.1数据测量4.2波形测量5.实物连接图6.总结心得电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点,获得了广泛的应用。

开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟的优点。

1、设计题目基于UC3842的buck降压电路的设计2、设计目的尝试使用UC3842芯片矩形波输出驱动MOS管,来实际应用于电力电子课本中BUCK降压电路的设计。

3、硬件设计采用TI公司生产的高性能开关电源芯片UC3842,结合外围电路(振荡电路,反馈电压,电流检测电路)来控制占空比,振荡频率,电压,从而控制PWM输出波形。

利用芯片输出PWM电压来驱动BUCK降压电路关键原件MOS管IRF840的通断,实现降压电路降压功能。

3.1芯片介绍3.2原理图介绍3.2.1 利用3842相关知识设计出下面MOS管IRF840驱动电路参数设置R1=88KΩR2=4.7KΩR3=3KΩRT1、RT2、RT3为可调电阻CT为可变电容电路分析:RT1、CT与3842芯片4脚连接的OSC 组成电路中最重要的控制电压输出频率的振荡电路。

调节RT1或CT大小可在示波器上明显观测出PWM输出波形频率变化。

(RT1=5.2KΩ,CT独石电容为2.2nF)由芯片资料介绍得出f=1.8/(RT1*CT)=1.8/(5.2*10^3 *2.2*10^-9)=17.482KHZ周期T=5.7us占空比= t开/T=1.2/3.0=0.36PWM输出波形1脚为误差放大器输出端。

七步掌握MOS管选型技巧

七步掌握MOS管选型技巧

七步掌握MOS管选型技巧MOS管是电子制造的基本元件,但面对不同封装、不同特性、不同品牌的MOS管时,该如何抉择?有没有省心、省力的遴选方法?下面我们就来看一下老司机是如何做的。

选择到一款正确的MOS管,可以很好地控制生产制造成本,最为重要的是,为产品匹配了一款最恰当的元器件,这在产品未来的使用过程中,将会充分发挥其“螺丝钉”的作用,确保设备得到最高效、最稳定、最持久的应用效果。

那么面对市面上琳琅满目的MOS管,该如何选择呢?下面,我们就分7个步骤来阐述MOS管的选型要求。

首先是确定N、P沟道的选择MOS管有两种结构形式,即N沟道型和P沟道型,结构不一样,使用的电压极性也会不一样,因此,在确定选择哪种产品前,首先需要确定采用N沟道还是P沟道MOS管。

MOS管的两种结构:N沟道型和P沟道型在典型的功率应用中,当一个MOS管接地,而负载连接到干线电压上时,该MOS管就构成了低压侧开关。

在低压侧开关中,应采用N沟道MOS管,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。

当MOS管连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开关。

通常会在这个拓扑中采用P 沟道MOS管,这也是出于对电压驱动的考虑。

要选择适合应用的器件,必须确定驱动器件所需的电压,以及在设计中最简易执行的方法。

第二步是确定电压额定电压越大,器件的成本就越高。

从成本角度考虑,还需要确定所需的额定电压,即器件所能承受的最大电压。

根据实践经验,额定电压应当大于干线电压或总线电压,一般会留出1.2~1.5倍的电压余量,这样才能提供足够的保护,使MOS管不会失效。

就选择MOS管而言,必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压,即最大VDS。

由于MOS管所能承受的最大电压会随温度变化而变化,设计人员必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。

额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围,确保电路不会失效。

此外,设计工程师还需要考虑其他安全因素:如由开关电子设备(常见有电机或变压器)诱发的电压瞬变。

mos管选型

开关电源元器件选型A:反激式变换器:1. MOS管:Id=2Po/Vin; Vdss=1.5Vin(max)2. 整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=8Vout3. 缺点:就是输出纹波较大,故不能做大功率(一般≦150W),所以输出电容的容量要大.4. 优点:输入电压范围较宽(一般可做到全电压范围90Vac-264Vac),电路简单.5. 最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.B:正激式变换器:6. MOS管:Id=1.5Po/Vin; Vdss=2Vin(max)7. 整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=3Vout8. 缺点:成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍比反激复杂.9. 优点:纹丝小,功率可做到0~200W.10. 最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.C:推挽式变换器:11. MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=2Vin(max)12. 整流:Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout13. 缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.不太合适离线式.14. 优点: 功率可做到100W~1000W.DC-DC用此电路很好!15. 最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.D:半桥式变换器:16. MOS管: Id=1.5Po/Vin; Vdss=Vin(max)17. 整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout18. 缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.19. 优点: 功率可做到100W~500W.20. 最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制.E:全桥式变换器:21. MOS管: Id=1.2Po/Vin; Vdss=Vin(max)22. 整流: Vr>Vin+(Ns/Np)*Vin(max); If≧Iout 一般取Vr=2Vout23. 缺点: 成本上升,如要全电压得加PFC,电路稍复杂.24. 优点: 功率可做到400W~2000W以上.最佳控制方法:应选择电流型IC幷采用电流型控制。

小参数常用MOS管选型

小参数常用MOS管选型1.N沟道MOS管选型:N沟道MOS管在电子设备中广泛应用。

常见的N沟道MOS管有IRF1010、IRF520、IRF540等,其工作电压范围一般在20V至100V之间,适用于低功率电子设备。

2.P沟道MOS管选型:P沟道MOS管通常应用于负载开关和功率放大器等电路中。

常见的P沟道MOS管有IRLR3103、IRLR7843等,其工作电压范围一般在20V至100V之间,适用于低功耗设备。

3.逻辑开关MOS管选型:逻辑开关MOS管通常应用于数字逻辑电路中,用于开关控制。

常见的逻辑开关MOS管有IRLZ44N、IRF630等,其工作电压范围一般在50V至100V之间,适用于低功耗数字电路。

4.功率MOS管选型:功率MOS管通常应用于功率放大器和开关电路中,需要承受较大的电流和功率。

常见的功率MOS管有IRF3205、IRF2807等,其工作电压范围一般在100V至250V之间,适用于高功率设备。

5.MOS场效应管选型:除了常见的N沟道和P沟道MOS管外,还有一种特殊的MOS场效应管,如深亚微米CMOS器件。

这些器件具有更低的功耗、更快的开关速度和更高的集成度,适用于高性能和低功耗应用。

选择合适的MOS管型号还需要考虑其他因素,如漏极电流、导通电阻、击穿电压和导通损耗等。

在实际选型过程中,可以通过参考厂家提供的数据手册和相关应用笔记,进行详细的参数对比和分析。

总之,小参数常用MOS管的选型需要综合考虑工作电压、电流和功耗等参数,同时还要考虑具体的电路设计需求。

对于不同类型的电子设备和电路,选择合适的MOS管型号可以提高工作效率和性能。

mos管选择方法及计算

mos管选择方法及计算嘿,朋友们!今天咱就来聊聊 MOS 管那些事儿。

你说这 MOS 管啊,就像是电路世界里的小精灵,选对了它,那可真是能让整个电路都活起来呢!咱先来说说这选择方法。

就好比你去挑衣服,得看颜色、款式、大小合不合适吧?选 MOS 管也一样。

首先你得看看它的耐压值,这就好比衣服能不能禁得住拉扯,耐压值不够,那可容易出问题呀!然后呢,再看看它的电流能力,这就像衣服能不能让你活动自如,电流能力不行,那也带不动整个电路呀!还有它的导通电阻,这就像是衣服的舒适度,导通电阻太大,可不就费电又发热嘛!再来说说这计算。

哎呀,这可有点像解谜题呢!你得根据电路的需求,去算一算需要多大耐压的 MOS 管,需要能通过多少电流的 MOS 管。

这可不是随便瞎蒙的事儿啊!比如说,你知道了电路里的电压和电流,那就能算出 MOS 管得有多大的能耐才能扛得住。

这就好像你知道了要去多远的地方,就能算出得准备多少干粮一样。

咱举个例子哈,要是你要设计一个给手机充电的小电路,那你就得好好算算,选个耐压合适、电流够大、导通电阻又小的 MOS 管。

不然,充个电都慢吞吞的,或者干脆充不进去,那不是闹笑话嘛!你说是不是?还有啊,不同类型的 MOS 管也有不同的特点呢!就像不同款式的衣服适合不同的场合一样。

有的 MOS 管开关速度快,适合高频电路;有的 MOS 管导通电阻小,适合大电流场合。

你得根据你的实际需求来选呀,可不能瞎凑合。

这选 MOS 管啊,真的得细心再细心,就跟挑对象似的,得找个合适的才行呢!要是不小心选错了,那可就麻烦啦,电路可能就罢工咯!所以啊,大家可得好好研究研究这 MOS 管的选择方法和计算,可别马虎呀!总之呢,MOS 管的选择和计算可不是一件简单的事儿,但只要咱用心去琢磨,肯定能选出最合适的那个“小精灵”,让咱的电路变得超级厉害!加油吧,朋友们!让我们在电路的世界里畅游,和这些可爱的 MOS 管一起创造出更多的精彩!。

buck电路中关于二极管和mosfet的选型思路

buck电路中关于二极管和mosfet的选型思路Buck电路是一种常见的DC-DC转换器,主要用于将高电压降压为低电压的应用,如手机充电器、计算机电源等。

在设计Buck电路时,合适的二极管和MOSFET选型是非常重要的,本文将介绍选型的思路。

1. 二极管选型在Buck电路中,二极管主要用于反向电流的传导,因此选型时需要考虑承受反向电压的能力、导通电压降和反向恢复时间等参数。

常用的二极管有快恢复二极管、超快恢复二极管和肖特基二极管等。

快恢复二极管具有快速恢复时间和低反向电流,适用于输入电压高的应用。

超快恢复二极管具有更短的恢复时间,但导通电压降较大。

肖特基二极管则具有快速恢复时间和低导通电压降,但承受反向电压能力较低。

通常情况下,可以先根据应用要求确定承受最大反向电压和反向恢复时间等参数,再选择合适的二极管型号。

2. MOSFET选型MOSFET是Buck电路中的关键元器件,主要用于开关管的控制,因此选型时需要考虑导通电阻、开关速度和耐压能力等参数。

常用的MOSFET有N沟道和P沟道两种,其中N沟道MOSFET应用更为广泛。

在选型时,需要考虑最大工作电压、最大工作电流、导通电阻和开关速度等因素。

较低的导通电阻能够减少开关损耗,提高转换效率,但同时也会加大MOSFET的功耗,产生热量,因此需要权衡选择。

而较快的开关速度可以减少开关过程中的功耗,提高转换效率,但可能会产生较高的压降和电磁干扰。

一般情况下,可以使用官方提供的数据手册确定MOSFET的最大工作电压、最大工作电流和导通电阻等参数,并计算出MOSFET的功耗和热量等参数,再综合考虑选择合适的MOSFET型号。

请注意,在选型时,还需要考虑Buck电路的控制方式、输出电压和输出电流等参数,并根据它们选择合适的二极管和MOSFET。

同时,也需要考虑成本、可靠性和稳定性等方面因素,综合选择合适的元器件。

最后,选型完成后要进行模拟和实验验证,确保电路的性能和稳定性。

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降压式DC/DC电路的MOS管选择同步整流降压式DC/DC转换器都采用控制器和外接功率MOSFET的结构。

控制器生产商会在数据资料中给出参数齐全的应用电路,但用户的使用条件经常与典型应用电路不同,要根据实际情况改变功率MOSFET的参数。

对功率MOSFET的要求同步整流降压式DC/DC转换器的输入及输出部分电路如图1所示,它是由带驱动MOSFET的控制器及外接开关管(Q1)及同步整流管(Q2)等组成。

目前,Q1和Q2都采用N沟道功率MOSFET,因为它们能满足DC/DC转换器在输入电压、开关频率、输出电流及减少损耗上的要求。

图1 同步整流降压式DC/DC转换器的输入及输出部分电路简图开关管与同步整流管的工作条件不同,其损耗也不一样。

开关管有传导损耗(或称导通损耗)和栅极驱动损耗(或称开关损耗),而同步整流管只有传导损耗。

传导损耗是由MOSFET的导通电阻R DS(on)造成的,其损耗与i2D、R DS(on)及占空比大小有关,要减少传导损耗需要选用R DS(on)小的功率MOSFET。

新型MOSFET的R DS(on)在V GS=10V时约 10mΩ左右,有一些新产品在V GS=10V时可做到R DS(on)约2~3mΩ。

栅极驱动损耗是在开关管导通及关断瞬间,在一定的栅源电压V GS下,对MOSFET的极间电容(如图2所示)进行充电(建立V GS电压,使MOSFET导通)和放电(让V GS=0,使MOSFET关断)造成的损耗。

此损耗与MOSFET的输入电容C iss或反馈电容C rss、栅极驱动电压V GS及开关频率f sw成比例。

要减小此损耗,就要选择C iss或C rss小、阈值电压V GS(th)低的功率MOSFET。

图2 MOSFET的极间电容同步整流管也是工作在开关状态(其开关频率与开关管相同),但因同步整流管工作于零电压(V GS≈0V)状态(如图3所示),其开关损耗可忽略不计。

图3 同步整流管导通时,VDS≈0V为满足DC/DC转换器的工作安全、可靠及高效率,所选的功率MOSFET要在一定的栅极驱动电压下满足以下的条件:MOSFET的耐压要大于最大的输入电压,即V DSS>V in(max);MOSFET的漏极电流要大于或等于最大输出电流,即I D≥I OUT(max);选择C iss或C rss尽量小的开关管,选择R DS(on)尽量小的同步整流管,使MOSFET的损耗最小,并满足其损耗值小于P D(P D为一定条件下的MOSFET允许耗散功率)。

另外,还要选择价格适中、封装尺寸小的(如SO-8、DPAK或D2PAK封装)贴片式MOSFET。

MOSFET的V DSS、I D及R DS(on)等参数可直接从MOSFET的样本或数据资料中找到,而其损耗则要在一定条件下经计算才能确定。

MOSFET的损耗计算DC/DC控制器生产厂家在数据资料中给出开关管及同步整流管的损耗计算公式,其中开关损耗的计算往往是经验公式,因此各DC/DC控制器生产厂家的公式是不相同的,要按该型号资料提供的损耗公式计算,否则会有较大的计算误差。

损耗计算的方法是,根据已知的使用条件先初选一个功率MOSFET,要满足V DSS>V in(max)、I D≥I OUT(max)、C iss或C rss小、R DS(on)小的要求,然后按公式计算其损耗。

若计算出来的损耗小于一定条件下的P D,则计算有效,可选用初选的功率MOSFET;若计算出来的损耗大于P D,则重新再选择或采用两个功率MOSFET并联,使1/2(计算出来的损耗)<P D。

计算前要已知:输入电压VIN(或 V in(max)及VIN(min))、输出电压VOUT、最大输出电流I OUT(max)、开关频率f sw。

一般所选的MOSFET的P D往往是1~1.5W,其目的是减小损耗、提高效率。

本文介绍美信公司的MAX8720单相降压式DC/DC控制器及飞兆公司的多相降压式DC/DC控制器FAN5019B组成的电路中的MOSFET损耗计算。

损耗计算公式是非常简单的,关键是如何从MOSFET样本或数据资料中正确地选取有关参数。

MOSFET主要参数的选取•I D及P D值的选取MOSFET的资料中,漏极电流I D及允许耗散功率P D值在不同条件下是不同的,其数值相差很大。

例如,N沟道功率MOSFET IRF6617的极限参数如表1所示。

表1 连续工作状态下的极限值最大漏极电流IDM=120A(以最大结温为限的脉冲状态工作)。

不同的MOSFET生产厂家对I D及P D的表达方式不同。

例如,安森美公司的NTMFS4108N的I D及P D参数如表2所示。

表2最大极限值(Tj=25℃,否则另外说明)注:*安装条件1为MOSFET安装在敷铜钣面积为6.5cm2的焊盘上(见图4)**安装条件2为MOSFET安装在敷铜钣面积为2.7cm2的焊盘上(见图4)最大漏电流IDM=106A(脉冲状态,Tp=10μs)。

在DC/DC转换器中,MOSFET工作在占空比变化的脉冲状态,但也不是工作于窄脉冲状态;工作温度范围是-40~85℃。

表1、表2中无这种工作条件下的I D及P D值。

I D可在下面的范围内选取:(TA=70~85℃时的I D)<I D≤连续或短时的最大值。

例如,表1中的I D可取11~55A,表2中的I D可取16~35A。

P D一般选最小值。

•R DS(on)值的选取MOSFET资料中给出结温Tj=25℃及V GS=10V及V GS=4.5V时的典型 R DS(on)值及最大R DS(on)值。

另外,R DS(on)也随结温上升而增加。

一般R DS(on)是在已知的V GS条件下(由驱动器或控制器的VCC决定),取R DS(on)最大值为计算值。

•C iss及C rss的选取在计算开关管损耗时要用到输入电容C iss(C iss=C GD+C GS)或反馈电容C rss(C rss=C GS)值。

为减小开关损耗,要选择C iss 或C rss小的MOSFET。

C iss一般为上千到数千pF,而C rss一般为几十到几百pF。

“MOSFETT选择指南”或“简略表”中往往没有C iss或C rss参数,但有总栅极电容Qg值。

由于Qg小的MOSFET,其C iss或C rss也小。

所以可先找出Qg小的MOSFET型号,然后再在数据资料中找出C iss或C rss值。

有的数据资料的参数表中无C iss或C rss参数,但有C iss和C rss与VDS的特性曲线,可取VDS=15V时的C iss或C rss值作为计算值,如图5所示。

图4 MOSFET焊盘(敷铜板)尺寸图5 C iss和C rss与VDS的特性曲线应用实例•MAX8720电路中的MOSFET选择由MAX8720组成的降压式DC/DC转换器电路如图6所示。

现使用条件为VIN=7~24V、VOUT=1.25V、I OUT(max)=15A、f sw=300kHz,控制器的工作电压(偏置电压)VCC=5V,选合适的开关管(NH)及同步整流管(NL)。

图6 由MAX8720组成的降压式DC/DC电路初选Vishay公司的Si7390DP作NH(其Qg仅10nC);Si7356DP作NL (R DS(on)=4mΩ)。

其封装都是8引脚、有散热垫的SO-8封装,主要参数如表3所示。

表3注:*由特性曲线中求得;**印制板焊盘面积最小的值。

1.开关管传导损耗PD(N H R)计算PD(N H R)=(VOUT/VIN(min))(I OUT(max))2×R DS(on)=(1.25V/7V)×15A2×13.5mΩ=0.54W2.开关管的栅极驱动损耗PD(N H S)计算PD(N H S)=[(V in(max))2×C rss×f sw×IOUT]/IGATE=[24V2×130pF×300kHz×15A]/2A=0.168W式中栅极电流IGATE的数据是MAX8720数据资料中给出的。

开关管的总损耗PD(N H)为PD(N H)=PD(N H R)+PD(N H S)=0.54W+0.168W=0.708W<1.1W3.同步整流管的传导损耗PD(N L R)计算PD(N L R)=[1-(VOUT/V in(max))]×(I OUT(max))2×R DS(on)=[1-(1.25V/24V)]×15A2×4mΩ=0.85W<1.9W根据上述计算,满足计算的损耗值<P D,可以选用SI7390DP及SI7356DP。

•FAN5019B电路中的MOSFET选择由控制器FAN5019B及3个驱动器FAN5009组成的三相同步整流降压式DC/DC转换器电路如图7所示。

现使用条件:VIN=VCC=12V(VCC是供控制器及驱动器的工作电压),VOUT=1.5V,I O=65A(I O即I OUT(max)),f sw=228kHz,选择开关管及同步整流管(采用两个并联组成)。

图7 由FAN5019B组成的降压式DC/DC电路初选快速开关管FDD6696为开关管(其Qg为17nC),同步整流管选FDD6682(其R DS(on)=11.9mΩ)。

其主要参数如表4所示。

表4注:*P D与PCB的敷铜板面积有关,此为面积最小值。

1.开关管传导损耗P C(MF)计算P C(MF)=D[(I O/n MF)2+1/12(n×I R/n MF)2]×R DS(on)式中D为占空比(D=VIN/VOUT) ;I R为纹电流(I R=1/n×I O×40%);n MF为总的开关管数;n为相数;I O=I OUT(max)。

I R计算得I R=8.66A,代入公式:P C(MF)=15V/12V[(65A/3)2+1/12(3×8.66A/2)2]×15mΩ=0.89W2.开关管的栅极驱动损耗P S(MF)计算P S(MF)=2f sw×VCC×(I O/n MF)×RG×(n MF/n)×C iss=2×228kHz×12V(65A/3)×3Ω×(3/3)×2058pF=0.73W式中RG是栅极电阻(这包括MOSFET的栅极电阻及驱动器内阻)。

高速开关管的RG典型值为1Ω,驱动器FAN5009的内阻约2Ω,故RG取3Ω。

开关管的总损耗=0.89W+0.73W =1.62W,略大于FDD6696的允许耗散功率。

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