LED恒流驱动器件MOSFET选择

1、LED 恒流驱动器件 MOSFET 选择? 常用的是 NMOS. 原因是导通电阻小，应用较为广泛，也符合 LED 驱动 设计要求。所以开关电源 和LED恒流驱动的应用中，一般都用 NMOS.下面的介绍中，也多以NMOS 为主。功率 MOSFET 的 开关 特性： MOSFET 功率场效应 晶体管 是用栅极电压来控制漏极电 流的， 因此它的一个显著特点是驱动电路简单， 驱动功耗小。 其第二个显著特点是开关速度 快，工作频率高，功率 MOSFET 的工作频率在下降时间主要由输入回路时间常数决定。MOS 管的三个管脚之间有寄生电容存在，由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在 使得在设计或选择驱动电路

2、的时候要麻烦一些， 但没有办法避免 .MOSFET 漏极和源极之间 有一个寄生二极管。 这个叫体二极管，在驱动感性负载， 这个二极管很重要。体二极管只在 单个的 MOS 管中存在，在 集成电路 芯片内部通常是没有的。MOS 管是电压驱动器件，基本不需要激励级获取能量，但是功率MOSFET 和双极型晶体管不同， 它的栅极电容比较大， 在导通之前要先对该电容充电， 当电容电压超过阈值电 压（ VGS-TH ）时 MOSFET 才开始导通。因此，栅极驱动器的负载能力必须足够大，以保 证在系统要求的时间内完成对等效栅极电容（CEI ）的充电。MOSFET 的开关速度和其输入电容的充放电有很大关系。使用

3、者虽然无法降低Cin 的值，但可以降低栅极驱动回路信号源内阻 Rs 的值，从而减小栅极回路的充放电时间常数， 加快开关速度。 一般 IC 驱动能力主要体现在这里， 我们谈选择 MOSFET 是指外置 MOSFET 驱动恒流IC.内置MOSFET的IC当然不用我们再考虑了，一般大于1A电流会考虑外置MOSFET. 为了获得到更大、更灵活的 LED 功率能力，外置 MOSFET 是唯一的选择方式， IC 需要合适的驱动能力， MOSFET 输入电容是关键的参数！图 Cgd 和 Cgs 是 MOSFET 等效结电容。O一般IC的PWM OUT输出内部集成了限流电阻，具体数值大小同IC的峰值驱动输出能

4、力有关，可以近似认为R=Vcc/lpeak. 般结合IC驱动能力 Rg选择在10-20Q左右。一般的应用中IC的驱动可以直接驱动 MOSFET，但是考虑到通常驱动走线不是直线， 感量可能会更大，并且为了防止外部干扰，还是要使用Rg驱动电阻进行抑制。考虑到走线分布电容的影响，这个电阻要尽量靠近MOSFET的栅极。PWM CVTRg以上讨论的是 MOSFET ON 状态时电阻的选择，在 MOSFET O FF状态时为了保证栅 极电荷快速泻放，此时阻值要尽量小。通常为了保证快速泻放，在Rg上可以并联一个二极管。当泻放电阻过小，由于走线 电感的原因也会引起谐振 （因此有些应用中也会在这个二极 管上串一

5、个小电阻），但是由于二极管的反向电流不导通，此时Rg又参与反向谐振回路，因此可以抑制反向谐振的尖峰。这个二极管通常使用高频小信号管1N4148.MOS 开关管损耗：不管是 NMOS 还是 PMOS ，导通后都有导通电阻存在，这样电流 就会在这个电阻上消耗能量， 这部分消耗的能量叫做导通损耗。 选择导通电阻小的 MOSFET 会减小导通损耗。现在的小功率 MOSFET 导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。MOSFET 导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的 .MOSFET 两端的电压有一个下 降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内， MOSFET 管的损耗是电压和电 流的乘积，

6、 叫做开关损耗。通常开关损耗比导通损耗大得多， 而且开关频率越快， 损失也越 大。在 LED 恒流源设计中要注意频率的选择，降低损耗但也要兼顾杂声的出现。导通瞬间电压和电流的乘积很大， 造成的损耗也就很大。 缩短开关时间， 可以减小每次 导通时的损耗 ; 降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开 关损耗。输出的要求：因为 MOSFET 一般都连接着感性电路，会产生比较强的反向冲击电流。 另外一个需要注意的问题是对瞬间短路电流的承受能力，对于高频 SMPS 尤其如此。瞬间 短路电流的产生通常是由于驱动电平脉冲的上升或下降过程太长， 或者传输延时过大， 瞬间 短路电流会显

7、着降低 电源 的效率，是 MOSFET 发热的原因之一。估算结区温度： 一般来说， 即使源极 /漏极电压超过绝对的最大额定值， 功率 MOSFET 也很少发生击穿。功率 MOSFET 的击穿电压 （ BVDSS ） 具备正向的温度系数。因此， 温度越高，击穿器件所需的电压越高。在许多情况下，功率 MOSFET 工作时的环境温度 超过25 C,其结区温度会因能量耗散而升至高于环境温度。当击穿真正发生时， 漏极电流会大得多， 而击穿电压甚至比实际值还要高。 在实际应用 中，真正的击穿电压会是额定低电流击穿电压值的 1.3 倍。?尽管非正常的过压尖峰不会导致器件击穿，但为了确保器件的可靠性，功率MO

8、SFET 的结区温度应当保持于规定的最大结区温度以下。器件的稳态结区温度可表 达为：T_J=P_DR_ JC+T_C其中， T_J ：结区温度 ;T_C ：管壳温度 ;P_D ：结区能耗 ;R_ JC ：稳态下结区至管 壳的热阻。不过在很多应用中，功率 MOSFET 中的能量是以脉冲方式耗散，而不是直流方式。 当功率脉冲施加于器件上时， 结区温度峰值会随峰值功率和脉冲宽度而变化。 在某指定时刻 的热阻叫做瞬态热阻，并由下式表达：Z_ JC （t）=r（t） R_ JC这里，r （t）是与热容量相关，随时间变化的因子。对于很窄的脉冲，r （t）非常小 但 对于很宽的脉冲，r（t）接近1，而瞬态热

9、阻接近稳态热阻。有时输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM 电路提供给 MOSFET 管的驱动电压是不稳定的。为了让 MOSFET 管在高 gate 电压 下安全，很多 MOSFET 管内置了稳压管强行限制 gate 电压的幅值。在这种情况下，当提 供的驱动电压超过稳压管的电压， 就会引起较大的静态功耗。 同时， 如果简单的用电阻分压 的原理降低 gate 电压， 就会出现输入电压比较高的时候， MOS 管工作良好， 而输入电压降 低的时候 gate 电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。MOSFET 导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的 MOS 管导通时源极电 压与漏极电压（VCC ）相同，所以这时栅极电压要比VCC大4或10V.4V或10V是常用的 MOSFET 的导通电压，设计时需要选择合适。合适的门电压会使得导通时间快，导通电 阻小。 目前