新聞中心

EEPW首頁 > 電源與新能源 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 電源系統(tǒng)開關(guān)控制器的金氧半場(chǎng)效晶體管選擇

電源系統(tǒng)開關(guān)控制器的金氧半場(chǎng)效晶體管選擇

作者: 時(shí)間:2012-06-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  DC/DC的MOSFET選擇是一個(gè)復(fù)雜的過程。僅僅考慮MOSFET的額定電壓和電流并不足以選擇到合適的MOSFET。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(huì)變得更加復(fù)雜。

  DC/DC開關(guān)電源因其高效率而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代許多電子系統(tǒng)中。例如,同時(shí)擁有一個(gè)高側(cè)FET和低側(cè)FET的降壓同步開關(guān)穩(wěn)壓器,如圖1所示。這兩個(gè)FET會(huì)根據(jù)控制器設(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)

電源系統(tǒng)開關(guān)控制器的金氧半場(chǎng)效晶體管選擇

  圖1 降壓同步開關(guān)穩(wěn)壓器原理圖

  FET可能會(huì)集成到與控制器一樣的同一塊芯片中,從而實(shí)現(xiàn)一種最為簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)最大散熱能力。因?yàn)樗孎ET物理隔離于控制器,并且擁有最大的FET選擇靈活性。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(gè)常見問題是“為什么不讓這種10A FET也用于我的10A設(shè)計(jì)呢?”答案是這種10A額定電流并非適用于所有設(shè)計(jì)。選擇 FET

  時(shí)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(dòng)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(huì)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(gè)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(jì)算FET的功耗。這種功耗可以分成兩個(gè)主要部分:AC和DC損耗。這些損耗可以通過下列方程式計(jì)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(shí)間和降時(shí)間,而Tsw為控制器的開關(guān)時(shí)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(shí)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。



評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉