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電源系統(tǒng)開關(guān)控制器的 MOSFET 選擇

作者: 時間:2012-04-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

DC/DC是一個復(fù)雜的過程。僅僅考慮的額定電壓和電流并不足以到合適的。要想讓MOSFET維持在規(guī)定范圍以內(nèi),必須在低柵極電荷和低導(dǎo)通電阻之間取得平衡。在多負(fù)載中,這種情況會變得更加復(fù)雜。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/160800.htm


DC/DC因其高效率而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代許多電子中。例如,同時擁有一個高側(cè)FET和低側(cè)FET的降壓同步穩(wěn)壓器,如圖1所示。這兩個FET會根據(jù)設(shè)置的占空比進(jìn)行開關(guān)操作,旨在達(dá)到理想的輸出電壓。降壓穩(wěn)壓器的占空比方程式如下:
占空比(高側(cè)FET)=VOUT/(VIN*效率) (1)


占空比(低側(cè)FET)=1-DC(高側(cè)FET) (2)

圖1 降壓同步開關(guān)穩(wěn)壓器原理圖


FET可能會集成到與一樣的同一塊芯片中,從而實現(xiàn)一種最為簡單的解決方案。但是,為了提供高電流能力及(或)達(dá)到更高效率,F(xiàn)ET需要始終為控制器的外部元件,這樣便可以實現(xiàn)最大散熱能力。因為它讓FET物理隔離于控制器,并且擁有最大的FET靈活性。缺點(diǎn)是FET選擇過程更加復(fù)雜,原因是要考慮的因素有很多。


一個常見問題是“為什么不讓這種10A FET也用于我的10A設(shè)計呢?”答案是這種10A額定電流并非適用于所有設(shè)計。選擇 FET 時需要考慮的因素包括額定電壓、環(huán)境溫度、開關(guān)頻率、控制器驅(qū)動能力和散熱組件面積。關(guān)鍵問題是,如果功耗過高且散熱不足,則FET可能會過熱起火。用戶可以利用封裝/散熱組件ThetaJA或者熱敏電阻、FET功耗和環(huán)境溫度估算某個FET的結(jié)溫,具體方法如下:


Tj=ThetaJA×FET功耗(PdissFET)+環(huán)境溫度(Tambient) (3)


它要求計算FET的功耗。這種功耗可以分成兩個主要部分:AC和DC損耗。這些損耗可以通過下列方程式計算得到:


AC損耗:AC功耗(PswAC)=1/2×Vds×Ids×(trise+tfall)/Tsw (4)


其中,Vds為高側(cè)FET的輸入電壓,Ids為負(fù)載電流,trise和tfall為FET的升時間和降時間,而Tsw為控制器的開關(guān)時間(1/開關(guān)頻率)。


DC損耗:PswDC=RDSON ×IOUT×IOUT×占空比 (5)


其中,RDSON為FET的導(dǎo)通電阻,而IOUT為降壓拓?fù)涞呢?fù)載電流。


其他損耗形成的原因還包括輸出寄生電容、門損耗,以及低側(cè)FET空載時間期間導(dǎo)電帶來的體二極管損耗,但在本文中將主要討論AC和DC損耗。

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http://www.epc.com.cn/free_test/index_new.htm



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