如何選擇開關(guān)電源模塊的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管?
發(fā)布時間:2020-05-25 14:23:08 瀏覽:1615
金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)是一種能夠 改善開關(guān)電源模塊的某些參數(shù)性能,例如提升開關(guān)電源模塊的工作電流、工作電壓、減少導(dǎo)通電阻、提升電源開關(guān)性能等優(yōu)勢,為不同的結(jié)構(gòu)和工藝提供不一樣的技術(shù)服務(wù)。
開關(guān)電源模塊中DC/DC電源開關(guān)選取MOSFET是個非常復(fù)雜的過程,不僅需要考慮MOSFET的額定電流和電壓,還必須要在低柵極電荷和低導(dǎo)通電阻之間保持穩(wěn)定。
開關(guān)電源模塊DC/DC因高效率而廣泛運用在許多電子產(chǎn)品中,如DC/DC電源模塊中同時具有高側(cè)FET和低側(cè)FET,而FET會按照控制器設(shè)置的占空比進行電源開關(guān)操作,致力于達到理想的輸出電壓。
開關(guān)電源模塊的FET與控制器需組合使用,為了提升高電流和高效率,FET需要使用控制器外部元器件,實現(xiàn)最大散熱功能。因FET物理隔離需要控制器,并具能最大的限度的選取靈活特性。因此FET選取過程更加復(fù)雜,需要考慮的要素也就更多。
開關(guān)電源模塊電源開關(guān)在接通過程中會出現(xiàn)DC/DC損耗,因為FET是接通電阻,但是接通電阻會隨FET的溫度而變化而變化,所以,想要精確計算接通電阻,就必須要使用迭代方法,并充分考慮FET的溫升情況。開關(guān)電源模塊減少DC/DC損耗最簡單的一種方法便是選用一個低接通電阻的FET。而且DC/DC損耗大小同FET的百分比接通時間成正比例關(guān)系,為此,能夠 通過減小接通時間/FET占空比來減少DC/DC損耗。
選取低柵極電荷和低接通電阻的FET是一種簡便的解決方法,必需在這兩種參數(shù)之間做一些折中和平衡。低柵極電荷就代表著更小的柵極面積/更小的并聯(lián)晶體管,及其就此帶來高導(dǎo)通電阻。與此同時,采用更大/更多并聯(lián)晶體管一般會導(dǎo)致低接通電阻,所以產(chǎn)生更多的柵極電荷。
電源模塊想要低占空比必需輸入高電壓,高側(cè)FET大部分時間均為關(guān)閉狀態(tài),所以DC/DC損耗較低。但是,高FET電壓帶來高AC/DC損耗,能夠選取低柵極電荷的FET,即便接通電阻較高。低側(cè)FET大部分時間均為接通模式,但是AC/DC損耗卻最小。這是因為接通/關(guān)閉期間低側(cè)FET的工作電壓因FET體二極管而非常低。所以,必需選取一個低接通電阻的FET,而且柵極電荷能夠很高。
電源模塊持續(xù)減少輸入電壓并提升其占空比,能夠得到最小的AC/DC損耗和最大的DC/DC損耗,采用一個低接通電阻的FET,并其中選取高柵極電荷。控制器占空比由低升高時DC/DC損耗線性降低,高控制器占空比時損耗最小。整體電路板的AC/DC損耗都很少,所以任何情況下都應(yīng)選取采用低接通電阻的FET。
與高占空比組成FET損耗最少,而且工作效率最大。工作效率從94.5%升至96.5%。但是,低輸入電壓時必需降低電源電壓軌的電壓,使其占空比提升,根據(jù)固定輸入電源供電,會抵消在POL獲得的一部分或全部增益。另一種方式是直接從電源輸入到POL穩(wěn)壓器,目的是降低穩(wěn)壓器數(shù),占空比較低。
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