MOS管选型原则性

建议初选之基本步骤：

1电压应力

在电源电路应用中，往往首先考虑漏源电压VDS的选择。在此上的基本原则为MOSFET实际工作环境中的最大峰值漏源极间的电压不大于器件规格书中标称漏源击穿电压的90%。即：

VDS_peak≤90%*V(BR)DSS

注：一般地，V(BR)DSS具有正温度系数。故应取设备最低工作温度条件下之V(BR)DSS值作为参考。

2漏极电流

其次考虑漏极电流的选择。基本原则为MOSFET中实际工作环境中的最大周期漏极电流不大于规格书中标称最大漏源电流的90%；漏极脉冲电流峰值不大于规格书中标称漏极脉冲电流峰值的90%即：

ID_max≤90%*ID

ID_pulse≤90%*IDP

注：一般地，ID_max及ID_pulse具有负温度系数，故应取器件在最大结温条件下之ID_max及ID_pulse值作为参考。器件此参数的选择是极为不确定的—主要是受工作环境，散热技术，器件其它参数（如导通电阻，热阻等）等相互制约影响所致。最终的判定依据是结点温度（即如下第六条之“耗散功率约束”）。根据经验，在实际应用中规格书目中之ID会比实际最大工作电流大数倍，这是因为散耗功率及温升之限制约束。在初选计算时期还须根据下面第六条的散耗功率约束不断调整此参数。建议初选于3~5倍左右ID=(3~5)*ID_max。

3驱动要求

MOSFEF的驱动要求由其栅极总充电电量（Qg）参数决定。在满足其它参数要求的情况下，尽量选择Qg小者以便驱动电路的设计。驱动电压选择在保证远离最大栅源电压（VGSS）前提下使Ron尽量小的电压值（一般使用器件规格书中的建议值）

4损耗及散热

小的Ron值有利于减小导通期间损耗，小的Rth值可减小温度差（同样耗散功率条件下），故有利于散热。

5损耗功率初算

MOSFET损耗计算主要包含如下8个部分：

PD=Pon+Poff+Poff_on+Pon_off+Pds+Pgs+Pd_f+Pd_recover

详细计算公式应根据具体电路及工作条件而定。例如在同步整流的应用场合，还要考虑体内二极管正向导通期间的损耗和转向截止时的反向恢复损耗。损耗计算可参考下文的“MOS管损耗的8个组成部分”部分。

6耗散功率约束

器件稳态损耗功率PD,max应以器件最大工作结温度限制作为考量依据。如能够预先知道器件工作环境温度，则可以按如下方法估算出最大的耗散功率：

PD,max≤（Tj,max-Tamb）/Rθj-a

其中Rθj-a是器件结点到其工作环境之间的总热阻,包括Rθjuntion-case,Rθcase-sink,Rθsink-ambiance等。如其间还有绝缘材料还须将其热阻考虑进去。

MOS管损耗的8个组成部分

在器件设计选择过程中需要对MOSFET的工作过程损耗进行先期计算（所谓先期计算是指在没能够测试各工作波形的情况下，利用器件规格书提供的参数及工作电路的计算值和预计波形，套用公式进行理论上的近似计算）。

MOSFET的工作损耗基本可分为如下几部分：

1导通损耗Pon

导通损耗,指在MOSFET完全开启后负载电流（即漏源电流）IDS(on)(t)在导通电阻RDS(on)上产生之压降造成的损耗。

导通损耗计算

先通过计算得到IDS(on)(t)函数表达式并算出其有效值IDS(on)rms，再通过如下电阻损耗计算式计算：

Pon=IDS(on)rms2×RDS(on)×K×Don

说明

计算IDS(on)rms时使用的时期仅是导通时间Ton，而不是整个工作周期Ts；RDS(on)会随IDS(on)(t)值和器件结点温度不同而有所不同，此时的原则是根据规格书查找尽量靠近预计工作条件下的RDS(on)值（即乘以规格书提供的一个温度系数K）。

2截止损耗Poff

截止损耗，指在MOSFET完全截止后在漏源电压VDS(off)应力下产生的漏电流IDSS造成的损耗。

截止损耗计算

先通过计算得到MOSFET截止时所承受的漏源电压VDS(off)，在查找器件规格书提供之IDSS，再通过如下公式计算：

Poff=VDS(off)×IDSS×（1-Don）

说明

IDSS会依VDS(off)变化而变化，而规格书提供的此值是在一近似V(BR)DSS条件下的参数。如计算得到的漏源电压VDS(off)很大以至接近V(BR)DSS则可直接引用此值，如很小，则可取零值，即忽略此项。

3开启过程损耗

开启过程损耗，指在MOSFET开启过程中逐渐下降的漏源电压VDS(off_on)(t)与逐渐上升的负载电流（即漏源电流）IDS(off_on)(t)交叉重叠部分造成的损耗。

在电源电路中的MOS管选择，大牛教你八大原则！

开启过程损耗计算

开启过程VDS(off_on)(t)与IDS(off_on)(t)交叉波形如上图所示。首先须计算或预计得到开启时刻前之VDS(off_)、开启完成后的IDS(on_beginning)即图示之Ip1，以及VDS(off_on)(t)与IDS(off_on)(t)重叠时间Tx。然后再通过如下公式计算：

Poff_on=fs×∫TxVDS(off_on)(t)×ID(off_on)(t)×dt

实际计算中主要有两种假设—图(A)那种假设认为VDS(off_on)(t)的开始下降与ID(off_on)(t)的逐渐上升同时发生；图(B)那种假设认为VDS(off_on)(t)的下降是从ID(off_on)(t)上升到最大值后才开始。图(C)是FLYBACK架构路中一MOSFET实际测试到的波形，其更接近于(A)类假设。针对这两种假设延伸出两种计算公式：

(A)类假设Poff_on=1/6×VDS(off_)×Ip1×tr×fs

(B)类假设Poff_on=1/2×VDS(off_)×Ip1×(td(on)+tr)×fs

(B)类假设可作为最恶劣模式的计算值。

说明：

图(C)的实际测试到波形可以看到开启完成后的IDS(on_beginning)Ip1（电源使用中Ip1参数往往是激磁电流的初始值）。叠加的电流波峰确切数值我们难以预计得到，其跟电路架构和器件参数有关。例如FLYBACK中实际电流应是Itotal=Idp1+Ia+Ib(Ia为次级端整流二极管的反向恢复电流感应回初极的电流值--即乘以匝比，Ib为变压器初级侧绕组层间寄生电容在MOSFET开关开通瞬间释放的电流)。这个难以预计的数值也是造成此部分计算误差的主要原因之一。

4关断过程损耗

关断过程损耗。指在MOSFET关断过程中逐渐上升的漏源电压VDS(on_off)(t)与逐渐下降的漏源电流IDS(on_off)(t)的交叉重叠部分造成的损耗。

在电源电路中的MOS管选择，大牛教你八大原则！

关断过程损耗计算

如上图所示，此部分损耗计算原理及方法跟Poff_on类似。首先须计算或预计得到关断完成后之漏源电压VDS(off_beginning)、关断时刻前的负载电流IDS(on_)即图示之Ip2以及VDS(on_off)(t)与IDS(on_off)(t)重叠时间Tx。然后再通过如下公式计算：

Poff_on=fs×∫TxVDS(on_off)(t)×IDS(on_off)(t)×dt

实际计算中，针对这两种假设延伸出两个计算公式：

(A)类假设Poff_on=1/6×VDS(off_beginning)×Ip2×tf×fs

(B)类假设Poff_on=1/2×VDS(off_beginning)×Ip2×(td(off)+tf)×fs

(B)类假设可作为最恶劣模式的计算值。

说明：

IDS(on_)=Ip2，电源使用中这一参数往往是激磁电流的末端值。因漏感等因素，MOSFET在关断完成后之VDS(off_beginning)往往都有一个很大的电压尖峰Vspike叠加其上，此值可大致按经验估算。

5驱动损耗Pgs

驱动损耗，指栅极接受驱动电源进行驱动造成之损耗

驱动损耗的计算

确定驱动电源电压Vgs后，可通过如下公式进行计算：

Pgs=Vgs×Qg×fs

说明

Qg为总驱动电量，可通过器件规格书查找得到。

6Coss电容的泄放损耗Pds

Coss电容的泄放损耗,指MOS输出电容Coss截止期间储蓄的电场能于导同期间在漏源极上的泄放损耗。

Coss电容的泄放损耗计算

首先须计算或预计得到开启时刻前之VDS，再通过如下公式进行计算：

Pds=1/2×VDS(off_)2×Coss×fs

说明

Coss为MOSFET输出电容，一般可等于Cds，此值可通过器件规格书查找得到。

7体内寄生二极管正向导通损耗Pd_f

体内寄生二极管正向导通损耗,指MOS体内寄生二极管在承载正向电流时因正向压降造成的损耗。

体内寄生二极管正向导通损耗计算

在一些利用体内寄生二极管进行载流的应用中（例如同步整流），需要对此部分之损耗进行计算。公式如下：

Pd_f=IF×VDF×tx×fs

其中：IF为二极管承载的电流量，VDF为二极管正向导通压降，tx为一周期内二极管承载电流的时间。

说明

会因器件结温及承载的电流大小不同而不同。可根据实际应用环境在其规格书上查找到尽量接近之数值。

8体内寄生二极管反向恢复损耗Pd_recover

体内寄生二极管反向恢复损耗，指MOS体内寄生二极管在承载正向电流后因反向压致使的反向恢复造成的损耗。

体内寄生二极管反向恢复损耗计算

这一损耗原理及计算方法与普通二极管的反向恢复损耗一样。公式如下：

Pd_recover=VDR×Qrr×fs

其中：VDR为二极管反向压降，Qrr为二极管反向恢复电量，由器件提供之规格书中查找而得。

向传输电容Crss=CGD.

Coss:输出电容Coss=CDS+CGD.

Ciss:输入电容Ciss=CGD+CGS(CDS短路).

Tf:下降时刻.输出电压VDS从10%上升到其幅值90%的时刻.

Td(off):关断延迟时刻.输入电压下降到90%开端到VDS上升到其关断电压时10%的时刻.

Tr:上升时刻.输出电压VDS从90%下降到其幅值10%的时刻.

Td(on):导通延迟时刻.从有输入电压上升到10%开端到VDS下降到其幅值90%的时刻.

Qgd:栅漏充电(考虑到Miller效应)电量.

Qgs:栅源充电电量.

Qg:栅极总充电电量.

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.

gfs:跨导.是指漏极输出电流的改变量与栅源电压改变量之比,是栅源电压对漏极电流操控才能巨细的测量.gfs与VGS的转移联系图如下图所示.

动态参数

IGSS:栅源驱动电流或反向电流.由于MOSFET输入阻抗很大,IGSS通常在纳安级.

IDSS:饱满漏源电流,栅极电压VGS=0、

VDS为必定值时的漏源电流.通常在微安级.

VGS(th):敞开电压(阀值电压).当外加栅极操控电压VGS超越VGS(th)

时,漏区和源区的外表反型层形成了衔接的沟道.应用中,常将漏极短接前提下ID即是毫安时的栅极电压称为敞开电压.此参数通常会随结温度的上升而有所下降.

RDS(on):在特定的VGS(通常为10V)、结温及漏极电流的前提下,MOSFET导通时漏源间的最大阻抗.它是一个非常重要的参数,决定了MOSFET导通时的消耗功率.此参数通常会随结温度的上升而有所增大（正温度特性）.故应以此参数在最高作业结温前提下的值作为损耗及压降计算.

△V(BR)DSS/△

Tj:漏源击穿电压的温度系数,通常为0.1V/℃.

V(BR)DSS:漏源击穿电压.是指栅源电压VGS为0

时,场效应管正常作业所能接受的最大漏源电压.这是一项极限参数,加在场效应管上的作业电压必需小于V(BR)DSS.它具有正温度特性.故应以此参数在低温前提下的值作为安全考虑.加负压非常好。

静态参数

TSTG:存储温度范围.

Tj:最大作业结温.通常为150℃或175℃,器材规划的作业前提下须确应防止超越这个温度,并留有必定裕量.（此参数靠不住）

VGS:最大栅源电压.，通常为：-20V~+20V

PD:最大耗散功率.是指场效应管机能不变坏时所容许的最大漏源耗散功率.使用时,场效应管实践功耗应小于PDSM并留有必定余量.此参数通常会随结温度的上升而有所减额.（此参数靠不住）

IDM:最大脉冲漏源电流.表现一个抗冲击才能，跟脉冲时刻也有联系，此参数会随结温度的上升而有所减额.

ID:最大漏源电流.是指场效应管正常作业时,漏源间所容许经过的最大电流.场效应管的作业电流不应超越ID.此参数会随结温度的上升而有所减额.

极限参数

ards---漏源电阻温度系数

aID---漏极电流温度系数

Vn---噪声电压

η---漏极效率（射频功率管）

Zo---驱动源内阻

VGu---栅衬底电压（直流）

VDu---漏衬底电压（直流）

Vsu---源衬底电压（直流）

VGD---栅漏电压（直流）

VDS(sat)---漏源饱满电压

VDS(on)---漏源通态电压

V（BR）GSS---漏源短路时栅源击穿电压

Vss---源极（直流）电源电压（外电路参数）

VGG---栅极（直流）电源电压（外电路参数）

VDD---漏极（直流）电源电压（外电路参数）

VGSR---反向栅源电压（直流）

VGSF--正向栅源电压（直流）

Tstg---贮成温度

Tc---管壳温度

Ta---环境温度

Tjm---最大容许结温

Tj---结温

PPK---脉冲功率峰值（外电路参数）

POUT---输出功率

PIN--输入功率

PDM---漏极最大容许耗散功率

PD---漏极耗散功率

R(th)ja---结环热阻

R(th)jc---结壳热阻

RL---负载电阻（外电路参数）

Rg---栅极外接电阻（外电路参数）

rGS---栅源电阻

rGD---栅漏电阻

rDS(of)---漏源断态电阻

rDS(on)---漏源通态电阻

rDS---漏源电阻

Ls---源极电感

LD---漏极电感

L---负载电感（外电路参数）

Ku---传输系数

K---失调电压温度系数

gds---漏源电导

ggd---栅漏电导

GPD---共漏极中和高频功率增益

GpG---共栅极中和高频功率增益

Gps---共源极中和高频功率增益

Gp---功率增益

gfs---正向跨导

Ipr---电流脉冲峰值（外电路参数）

Iu---衬底电流

IDSS2---对管第二管漏源饱满电流

IDSS1---对管第一管漏源饱满电流

IGSS---漏极短路时截止栅电流

IF---二极管正向电流

IGP---栅极峰值电流

IGM---栅极脉冲电流

IGSO---漏极开路时，截止栅电流

IGDO---源极开路时，截止栅电流

IGR---反向栅电流

IGF---正向栅电流

IG---栅极电流（直流）

IDS(sat)---沟道饱满电流（漏源饱满电流）

IDSS---栅-源短路时，漏极电流

IDSM---最大漏源电流

IDS---漏源电流

IDQ---静态漏极电流（射频功率管）

ID(on)---通态漏极电流

dv/dt---电压上升率（外电路参数）

di/dt---电流上升率（外电路参数）

Eas:单次脉冲雪崩击穿能量

Ear:重复雪崩击穿能量

Iar:雪崩电流

一些别的的参数

Ton:正导游通时刻.(根本能够忽略不计).

Qrr:反向恢复充电电量.

Trr:反向恢复时刻.

VSD:正导游通压降.

ISM:脉冲最大续流电流(从源极).

IS:接连最大续流电流(从源极).

体内二极管参数

结点到邻近环境的热阻,含义同上.

外壳到散热器的热阻,含义同上.

结点到外壳的热阻.它标明当耗散一个给定的功率时,结温与外壳温度之间的差值巨细.公式表达⊿t=PD*?.

热阻

EAR:重复雪崩击穿能量.

IAR:雪崩电流.

EAS:单次脉冲雪崩击穿能量.这是个极限参数,阐明MOSFET所能接受的最大雪崩击穿能量.

雪崩击穿特性参数:这些参数是MOSFET在关断状态能接受过压才能的目标.假设电压超越漏源极限电压将致使器材处在雪崩状态.