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功率MOS管选型

漏源电压额定值 V D S {V}_{DS} VDS
测试条件:栅源之间短路。

栅源电压额定值 V G S {V}_{GS} VGS
测试条件:漏源之间短路。
假设MOS管额定 V G S {V}_{GS} VGS=±20V,则栅源电压大于20V或小于-20V时都会击穿那层很薄的二氧化硅绝缘层。静电荷的累积和由寄生感抗导致的过压(开关速度过快)都会击穿这层二氧化硅。因此可能需要加输入保护电路。

连续漏极电流 I D {I}_{D} ID
与栅源电压、壳温有关
在这里插入图片描述
上图为MOS管HY1904C2。
在这里插入图片描述
上图为MOS管HY1904C2。

额定功耗 P D {P}_{D} PD
P D = T J m a x − 25 R θ J C {P}_{D}=\frac{{T}_{Jmax}-25}{{R}_{\theta JC}} PD=RθJCTJmax25
T J m a x {T}_{Jmax} TJmax:结温最大值;25:壳温 T C = 25 ℃ {T}_{C}=25℃ TC=25
与壳温有关
在这里插入图片描述
上图为MOS管HY1904C2。

额定结温 T J {T}_{J} TJ
一般是150℃或175℃。

结-空气的热阻 R θ J A {R}_{\theta JA} RθJA

结-壳的热阻 R θ J C {R}_{\theta JC} RθJC

漏源导通电阻 R D S ( O N ) {R}_{DS(ON)} RDS(ON)
与栅源电压、漏极电流、结温有关。但一般只看栅源电压和漏极电流。
在这里插入图片描述
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上图为MOS管HY1904C2。
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上图为MOS管WSD30150。

栅极阈值电压 V G S ( t h ) {V}_{GS(th)} VGS(th)
测试条件: V G S = V D S {V}_{GS}={V}_{DS} VGS=VDS I D = 250 u A {I}_{D}=250uA ID=250uA

壳温 T C {T}_{C} TC
T C = 25 ℃ {T}_{C}=25℃ TC=25:MOS管壳体的温度保持在25℃,可以通过让MOS管紧贴在一块巨大无比的散热片上来实现。
和PCB开窗、散热片、结-空气的热阻、漏源导通电阻、漏极电流、工作结温额定值有关。

输入电容 C i s s {C}_{iss} Ciss
C i s s = C g s + C g d {C}_{iss}={C}_{gs}+{C}_{gd} Ciss=Cgs+Cgd

导通上升时间 T r {T}_{r} Tr
T r {T}_{r} Tr=漏极电流上升沿的10%~漏极电流上升沿的90%。

关断下降时间 T f {T}_{f} Tf

导通延迟时间
导通延迟时间=栅源电压上升沿的10%-漏源电压下降沿的90%或栅源电压下降沿的90%-漏极电流上升沿的10%。

关断延迟时间

MOS管栅极电荷随栅源电压的变化曲线
在这里插入图片描述
栅极电荷 Q g {Q}_{g} Qg
Q g {Q}_{g} Qg是影响开关速度的参数, Q g = C i s s ∗ V G S ( t h ) {Q}_{g}={C}_{iss}*{V}_{GS(th)} Qg=CissVGS(th)

栅源电荷 Q g s {Q}_{gs} Qgs

栅漏电荷 Q g d {Q}_{gd} Qgd

MOS管损耗
MOS管开通曲线
在这里插入图片描述
1、MOS管导通损耗
和MOS管参数 R D S ( O N ) {R}_{DS(ON)} RDS(ON)有关。

2、MOS管开关损耗
包括开通损耗和关断损耗,和MOS管参数 t r {t}_{r} tr t f {t}_{f} tf有关。
P s w = 0.5 ∗ V i n ∗ I o ∗ ( t r + t f ) ∗ f s w {P}_{sw}=0.5*{V}_{in}*{I}_{o}*({t}_{r}+{t}_{f})*{f}_{sw} Psw=0.5VinIo(tr+tf)fsw
系数0.5是因为将MOS管导通曲线看成是近似线性,折算成面积功率,系数就是0.5。

3、MOS管驱动损耗
在开通和关断的时候,由驱动器件对MOS管GS进行充电或MOS管GS放电造成的损耗叫做开通损耗。和MOS管参数 Q g {Q}_{g} Qg有关。
P g = V g ∗ Q g ∗ f s w {P}_{g}={V}_{g}*{Q}_{g}*{f}_{sw} Pg=VgQgfsw

选择一个最大能过20A电流、控制电压为5V的MOS管的步骤
1、看 I D {I}_{D} ID=20A, V G S {V}_{GS} VGS=4.5V时对应的 R D S ( O N ) {R}_{DS(ON)} RDS(ON),越小越好。
2、看结-空气的热阻 R θ J A {R}_{\theta JA} RθJA,越小越好。
3、看工作结温额定值 T J {T}_{J} TJ,越大越好。
4、如果MOS管采用PID(PWM波的形式)控制,还需选择导通上升时间 T r {T}_{r} Tr、关断下降时间 T f {T}_{f} Tf小的MOS管。

参考:一文弄懂MOS管的导通过程和损耗分析 电子小白菜

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