MOS FET的选择及耗损计算ppt课件

MOS-FET的選擇及耗損計算,制作：周滿枝制表：張明艷,一、MOSFET的分類：,MOSFET總體可分為N-channelMOSFET和P-channelMOSFET兩類，其電氣符號如下圖1-1。,N-channelMOS從源極發出載流子電子，P-channelMOS從源極發出載流子空穴。兩種類型的MOS在其D-S極間都寄生了一個二極管，稱為體二極管，體二極管的存在，無論對靜態與動態特性均不可避免有影響，因此要給予注意。,漏極D,寄生的體內D,漏極D,柵極G,二、MOSFET的特點：,MOSFET具有動作快，頻率高，低導通阻抗。不存在二次擊穿等優點。在有限管子直接並聯時，由於具有正溫度系數，可以自動均衡電流（雙極型晶體管則是具有負溫度系數，所以並聯要採取均流措施），不會產生過熱點。,三、MOSFET的主要參數：,1.漏源擊穿電壓Vds:Vds是決定MOSFET的最高工作電壓。Vds隨溫度而變化，在一定范圍內大約結溫每升高10，Vds值增加1。所以結溫上升，耐壓值是上升。這是MOSFET的優點之一。,2.最大漏極電流IdmaxIdmax隨溫度而變化，結溫越高，Idmax越少。,3.閥值電壓Vgs(th)Vgs(th)為使MOSFETD-S極導通所加在G-S之間的最低電壓,三、MOSFET的主要參數：,三、MOSFET的主要參數：,結溫對Vgs(th)有影響，大約結溫每升高45，Vgs(th)下降10，溫度系數約為6.7mV/.當環境噪音較低時，可以選用Vgs(th)較低的管子。以降低所需的輸入驅動信號電壓。當環境噪聲較高時，可以選用Vgs(th)電壓較高的管子，以提高抗擾能力。,三、MOSFET的主要參數：,4.導通電阻Rds(on)Rds(on)決定了輸出電電壓和自身的損耗。一般選Rds(th)小，Vds高的管子為好。Id增加，Rds(on)也略有增加，Vds升高，Rds(on)有所下降。,三、MOSFET的主要參數：,Vds值高，Rds(on)受溫度影響大。Rds(on)與溫度變化近乎有線性關系,三、MOSFET的主要參數：,目前MOSFET的最高工作頻率可以達到兆級.目前最新的DirectFETMOSFETIR6607采用了新型的DirectFET封裝,可在2MHz頻率下提供每相30A的電流,效率達77%.(資料來源于電子工程專輯2003.1.16)工作頻率越高,MOSFET的損耗越大,溫升越高.目前我們大多數Low-power机种的工作頻率為100KHz,頻率的不同,對EMI的影嚮也不一樣,所以我們在調整頻率時,不但要考慮對MOSFET的溫度影嚮,還應考慮對EMI的影嚮.,5.最高工作頻率Fm.,三、MOSFET的主要參數：,6.導通時間Ton和關斷時間ToffTon定義為：從輸出信號波形上升至幅值的10到輸出信號波形下降至幅值的90所需的時間。Toff定義為：從輸入信號波形下降至幅值的90到輸出信號波形上升至幅值的10所需的時間。,三、MOSFET的主要參數：,一般說來，影響開關速度的主要因素是器件的輸入電阻Rin和輸入電容Ciss;輸出電阻Rout和輸出電容Cout.一般以Rin大,Ciss小;Rout和Cout小的MOSFET為好.,四、MOSFET在SMPS中的應用范圍：,1.MOSFET應用在SMPS的PWM開關中，如：ActivePFC的開關晶體。儲能電感MOSFETBULKCAP,四、MOSFET在SMPS中的應用范圍：,MainPower中的開關晶體。maintransformerMOSFET,四、MOSFET在SMPS中的應用范圍：,Standby電路中的開關晶體。standbytransformerMOSFET在該領域裡應用的MOSFET,一般都有以下特點：高的Vds電壓，較大的Idmax及相對比較大的Rds(on).,四、MOSFET在SMPS中的應用范圍：,2.MOSFET應用在輸出整流中；如：DC-DC開關變換器的輸出同步整流技術。可提高整機的效率，降低功能，特別適用於超低壓輸出變換器（如3.3V，1.3V,1V等），有利於輸出電壓的穩定。用在同步整流技術中的MOSFET有超低Rds(on),高Id和相對較低的Vds等特點。,四、MOSFET在SMPS中的應用范圍：,3.MOSFET作為輸出開關及輸出降壓的應用，如：在Low-powerSMPS中，主輸出與Standby輸出可共用同一路輸出電路。如:需要做+sb時,只要把+作為+sb輸出,而+用MOSFET作為啟停開關。MOSFET的on/off受控于pc-on/off.或其它控制信號.MOSFETcontrolcircuit,四、MOSFET在SMPS中的應用范圍：,在+3.3V輸出電流比較少（一般10A以下）及效率要求不高的情況下,我們可以將+5V輸出或另外繞一組線圈整流后經過調節MOSFETVds的壓降來得到+3.3V輸出.這樣做的优點是電路簡單,价格便宜.從+5V拉出MOSFET,五、應用實例：,以DPS-230DBA為例,介紹Mainmosfet的選擇,及其理論計算與實際測量值的對比,對其分析原因.,MainMosfetSelection,Fourparametersinconsideringofmainmosfetselection:,1.Vds2.Id3.Powerrating4.Junctiontemperature,Vdsselection:Inforwardconverter,themaximumoffvoltagestressonthePowermosfetisDCinputvoltage+voltageacrossthesnubberCapacitor.ThemaximumDCvoltageinputvoltageis230Vac*1.4=325VThevoltageacrossthesnubbercapacitorisequaltotheVdcmax,Whenthesnubbercircuitissuitable,soVds=325*2=650V.With90%derating:Vds=650/90%=722VTherefore,an800VFETischosen.,實測值:如下圖,實測值Vds隻有618650,原因是從ACSOURCE230V輸出到BULK電容之間,EMI電路和NTC,PFC都有一定的壓降所至的.,Idselection:TheminimumoperationVbulk=180V2=254VDuty:(5/d+Vf+Vr)Np/Ns=Vbulk(5/d+0.76+0.1)38/3=254D=23.6%Po=220WAssumeefficiency=0.7Pin=314WIavg=Pin/Vbulk=314/254=1.24AIpk=Iavg/D=1.24/0.263=4.7AWith90%derating=5.2ASoId=7.2AMosfetischosen,實測值:,Ipk=(23/10)*2=4.6A,實測值與計算值基本一致.,Powerrating:,Pd=PowerdissipatedontheFETisPcon+PswWherePconisconductionlossandPswisswitchingloss.,Pcon=IavgIavgRds(on)=1.241.241.3=1.99WPsw=VIT(on+off)Fsw=2544.780ns100KHz=9.5WWheretiscrossovertime,Powerrating:,Psw(on)lossPsw(off)loss,Pd=Pcon+Psw=1.99+9.5=11.49W48W(Pd120is198W-(120-25)1.58W/=48W)PdderatingcanbefoundoutintheMosfetspec.,Junctiontemperature:Tjc=Pdjc(jc=thermalfromjunctiontocase)=11.49W0.63/W=7.24Tj=Tc+Tjc=113+7.24=120.24135,FQA7N80(Vds=800V,Id=7.2A)canmeetallthe4parametersaboveandischosenasthemainMosfet.,六.總結Mosfet被廣泛應用與SMPS中.用途不同,Mosfet的選擇也不同,在實際應用中,我們主要考慮以下幾個參數:V