一些元器件的选用依据(上)

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简介: 一些元器件的选用依据

1.MOS管


下面就是MOS管

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G极(gate)—栅极,不用说比较好认

S极(source)—源极,不论是P沟道还是N沟道,两根线相交的就是

D极(drain)—漏极,不论是P沟道还是N沟道,是单独引线的那边

下面是N沟道和P沟道,就是意味着MOS管分为NMOS和PMOS。

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从MOS管实物识别管脚

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无论是NMOS还是PMOS。按上图方向摆正,中间的一脚为D,左边为G,右边为S。或者这么记:单独的一脚为D,逆时针转DGS。


1.1MOS管工作原理


先看MOS开关实现的功能??

1>信号切换

2>电压通断


MOS管用作开关时在电路中的连接方法?

1>确定那一极连接输入端,那一极连接输出端

2>控制极电平为?V 时MOS管导通

3>控制极电平为?V 时MOS管截止

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NMOS假如:S接输入,D接输出,由于寄生二极管直接导通,因此S极电压可以无条件到D极,MOS管就失去了开关的作用。PMOS假如:D接输入,S接输出,同样失去了开关的作用。

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MOS管的开关条件?

这里仔细介绍一下


N沟道—导通时 Ug> Us,Ugs> Ugs(th)时导通

P沟道—导通时 Ug< Us,Ugs< Ugs(th)时导通

总之,导通条件:|Ugs|>|Ugs(th)|


1.2 MOS管的主要参数


在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动的时候,一般都要考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等因素。


MOSFET是电压型驱动器材,驱动的进程即是栅极电压的建立进程,这是经过对栅源及栅漏之间的电容充电来完成的,下面将有此方面的详细论述.

NMOS等效模型:

1670855716243.jpg

1670855724799.jpg

参数查阅


下面说一些MOS管重要参数


①封装

一般来说封装越大,它能承受的电流越大。


②类型

NMOS/PMOS


③cgs

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它影响到了mos管的打开速度。因为加载到gata端的电压首先要给电容充电,这就导致GS的电压不能一下到达给定的一个数值。

1670855751453.jpg


④导通阻抗Rds

1670855759853.jpg

这个电阻数值当然是越小越好,电阻越小分压分的越小。发热也越低。但价格也越高。


⑥栅极阈值电压Vgs(th)

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1.3 选择MOS管


选择好MOS管器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOS管。在典型的功率应用中,当一个MOS管接地,而负载连接到干线电压上时,该MOS管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中,应采用N沟道MOS管,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOS管连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开 关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOS管,这也是出于对电压驱动的考虑。


MOS管分为NMOS和PMOS。由于MOS接地,该MOS管构成了低压侧开关。故选择NMOS管。


确定所需的额定电压,或者器件所能承受的最大电压。额定电压越大,器件 的成本就越高。根据实践经验,额定电压应当大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护,使MOS管不会失效。就选择MOS管而言,必须确定漏极至源 极间可能承受的最大电压,即最大VDS。知道MOS管能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。我们须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定 电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围,确保电路不会失效。需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备(如电机或变压器)诱发的电压瞬变。不同应用的额定 电压也有所不同;通常,便携式设备为20V、FPGA电源为20~30V、85~220VAC应用为450~600V。


//由于总线电压是30V,所以说最大承受电压选择我设置为30v


法则之二:确定MOS管的额定电流

该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似,确保所选的MOS管能承受这个额定电流,即使在系统产生 尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下,MOS管处于稳态,此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌(或尖峰电 流)流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流,只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。


选好额定电流后,还必须计算导通损耗。在实际情况下,MOS管并不是理想的器件,因为在导电过程中会有电能损耗,这称之为导通损耗。MOS管在“导通”时就像一个可变电阻,由器件的RDS(ON)所确 定,并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算,由于导通电阻随温度变化,因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOS管施 加的电压VGS越高,RDS(ON)就会越小;反之RDS(ON)就会越高。注意RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。关于RDS(ON)电阻的各种电 气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。


法则之三:选择MOS管的下一步是系统的散热要求须考虑两种不同的情况,即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果,因为这个结果提供更大的安全余量,能确保系统不会失效。在MOS管的资料表上还有一些需要注意的测量数据;器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积(结温=最大环境温度+[热阻×功率耗散])。根据这个式子可解出系统的最大功率耗散,即按定义相等于I2×RDS(ON)。我们已将要通过器件的最大电流,可以计算出不同温度下的RDS(ON)。另外,还要做好电路板 及其MOS管的散热。

雪崩击穿是指半导体器件上的反向电压超过最大值,并形成强电场使器件内电流增加。晶片尺寸的增加会提高抗雪崩能力,最终提高器件的稳健性。因此选择更大的封装件可以有效防止雪崩。


法则之四:选择MOS管的最后一步是决定MOS管的开关性能

影响开关性能的参数有很多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/ 源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗,因为在每次开关时都要对它们充电。MOS管的开关速度因此被降低,器件效率也下降。为计算开关过 程中器件的总损耗,要计算开通过程中的损耗(Eon)和关闭过程中的损耗(Eoff)。MOSFET开关的总功率可用如下方程表达:Psw= (Eon+Eoff)×开关频率。而栅极电荷(Qgd)对开关性能的影响最大。

通过查阅参数形式

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这里遇到了SOP23 还是SC70这些参数。这些是什么意思呢?通过查阅得到

SOP封装

SOP(Small Out-Line Package)的中文意思是“小外形封装”。SOP是表面贴装型封装之一,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L 字形)。材料有塑料和陶瓷两种。SOP也叫SOL 和DFP。SOP封装标准有mos管SOP8、SOP-16、SOP-20、SOP-28等等,SOP后面的数字表示引脚数。MOSFET的SOP封装多数采用sop8规格,业界往往把“P”省略,叫SOP(Small Out-Line )。

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mos管sop8采用塑料封装,没有散热底板,散热不良,一般用于小功率MOSFET。


mos管sop8是PHILIP公司首先开发的,以后逐渐派生出TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)等标准规格。


这里由于具体电路没有搭建,所只假定选择SOP的额定电压为30V的NMOS。

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