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功率MOSFET选型

功(gong)率(lv)MOSFET恐怕是工程(cheng)师(shi)们最常用的器件(jian)之一了(le)，但你(ni)知道吗？关于MOSFET的器件(jian)选(xuan)(xuan)型(xing)要(yao)考虑方方面面的因素，小到(dao)选(xuan)(xuan)N型(xing)还是P型(xing)、封(feng)装类型(xing)，大到(dao)MOSFET的耐压、导通电(dian)阻等，不同的应用需求千变万化，下面这篇(pian)文章总结了(le)MOSFET器件(jian)选(xuan)(xuan)型(xing)法(fa)则

一、功率MOSFET选型第一步：P管，还是N管？

功率MOSFET有两种类型(xing)：N沟(gou)道(dao)和P沟(gou)道(dao)，在系(xi)统设计的(de)过程中选择N管还是P管，要(yao)针对实际的(de)应用具(ju)体来(lai)选择，N沟(gou)道(dao)MOSFET选择的(de)型(xing)号多，成(cheng)本(ben)低；P沟(gou)道(dao)MOSFET选择的(de)型(xing)号较少，成(cheng)本(ben)高。如果(guo)功率MOSFET的(de)S极连接端的(de)电(dian)压不是系(xi)统的(de)参考地，N沟(gou)道(dao)就(jiu)需要(yao)浮(fu)地供(gong)电(dian)电(dian)源驱动(dong)、变(bian)压器驱动(dong)或自举驱动(dong)，驱动(dong)电(dian)路复杂；P沟(gou)道(dao)可以(yi)直(zhi)接驱动(dong)，驱动(dong)简(jian)单(dan)。

需要考虑N沟道和P沟道的应用主要有：

（1）笔记本电(dian)脑(nao)、台式机和(he)服(fu)务(wu)器等使(shi)用的(de)给CPU和(he)系统(tong)散热的(de)风扇，打(da)印机进纸系统(tong)电(dian)机驱动，吸尘器、空(kong)气净化器、电(dian)风扇等白家电(dian)的(de)电(dian)机控制电(dian)路(lu)，这些(xie)系统(tong)使(shi)用全桥(qiao)电(dian)路(lu)结构，每(mei)个桥(qiao)臂上管可(ke)以使(shi)用P管，也可(ke)以使(shi)用N管。

（2）通信(xin)系统48V输入系统的热插拨MOSFET放在(zai)高端，可以使用P管，也(ye)可以使用N管。

（3）笔记本电脑输入(ru)回路串(chuan)联的、起(qi)防反接(jie)和负载开关作用(yong)的二个背(bei)靠背(bei)的功率MOSFET，使用(yong)N沟(gou)道(dao)需(xu)要控制芯片内部集(ji)成(cheng)驱动的充电泵(beng)，使用(yong)P沟(gou)道(dao)可以直接(jie)驱动。

1（1）风扇(shan)(shan)控制电(dian)路(lu)笔(bi)记本电(dian)脑、台式机和服务器(qi)等通常使(shi)(shi)用风扇(shan)(shan)给(ji)CPU和系(xi)统(tong)散热(re)，打印机进纸(zhi)系(xi)统(tong)使(shi)(shi)用电(dian)机驱动，吸尘器(qi)、空气净化器(qi)、电(dian)风扇(shan)(shan)等白家电(dian)的电(dian)机控制电(dian)路(lu)，都(dou)使(shi)(shi)用全(quan)桥电(dian)路(lu)结构，每(mei)个桥臂上管(guan)使(shi)(shi)用P管(guan)，下管(guan)使(shi)(shi)用N管(guan)，而且(qie)将P管(guan)和N管(guan)封装在(zai)一起，这(zhei)样系(xi)统(tong)驱动简(jian)单，元件(jian)数量少(shao)，体积小(xiao)，结构简(jian)洁(jie)，得到广泛(fan)使(shi)(shi)用。

（2）大(da)功率(lv)MOSFET或IGBT的(de)(de)驱(qu)(qu)动器(qi)大(da)功率(lv)MOSFET或IGBT的(de)(de)驱(qu)(qu)动器(qi)有时候需要外(wai)接(jie)上、下对(dui)管组成的(de)(de)图腾(teng)(teng)(teng)驱(qu)(qu)动器(qi)来增强驱(qu)(qu)动的(de)(de)能力，使(shi)用MOSFET对(dui)管组成的(de)(de)图腾(teng)(teng)(teng)驱(qu)(qu)动器(qi)驱(qu)(qu)动速度(du)非常快，因此在一(yi)些需要高速驱(qu)(qu)动的(de)(de)系统中得(de)到使(shi)用。使(shi)用P管和(he)N管封装在一(yi)起(qi)的(de)(de)对(dui)管组成的(de)(de)图腾(teng)(teng)(teng)驱(qu)(qu)动器(qi)，结构简单，元件数量少。

（3）次级同(tong)(tong)步(bu)整流电路在(zai)(zai)次级同(tong)(tong)步(bu)整流电路中(zhong)，通(tong)常选用低导通(tong)电阻、低Qg的(de)N沟道的(de)功率MOSFET。现在(zai)(zai)的(de)设计大(da)多(duo)将同(tong)(tong)步(bu)整流功率MOSFET放在(zai)(zai)低端，而不是放在(zai)(zai)高端，优点是驱动(dong)简单，但带来的(de)问题是：由于输出的(de)地相对是浮动(dong)的(de)，因此会产生EMI的(de)问题。

有(you)(you)些客户的系统(tong)中有(you)(you)辅助的浮驱电源(yuan)，这(zhei)样就可以将N沟道同步整流(liu)功率MOSFET管(guan)放在高(gao)端。

（4）通讯系(xi)统(tong)48V输入系(xi)统(tong)的热插拨(bo)如果是-48V的系(xi)统(tong)，热插拨(bo)的功率MOSFET使(shi)用N沟(gou)道(dao)类型，放在(zai)低端(duan)，可(ke)以直接驱动。

如果是+48V的(de)(de)(de)系统，热插拨的(de)(de)(de)功率MOSFET使用N沟(gou)道(dao)(dao)放在低端，虽然可以(yi)直接驱动(dong)，但输出地会产生浮动(dong)的(de)(de)(de)问(wen)题。使用P沟(gou)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)功率管放在高(gao)端，驱动(dong)简(jian)单，但是这个电(dian)压规格(ge)的(de)(de)(de)P沟(gou)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)功率管的(de)(de)(de)导通电(dian)阻大，而(er)且(qie)成本高(gao)，因此一(yi)(yi)些(xie)(xie)半导体公司就开发了一(yi)(yi)些(xie)(xie)热插拨的(de)(de)(de)控制芯片，在芯片内部集成充电(dian)泵，实(shi)现(xian)自(zi)举(ju)浮动(dong)。

（5）笔记本(ben)电(dian)(dian)脑(nao)输(shu)入(ru)(ru)负载开关笔记本(ben)电(dian)(dian)脑(nao)输(shu)入(ru)(ru)电(dian)(dian)压(ya)为19V，进入(ru)(ru)系统(tong)前，通常在(zai)输(shu)入(ru)(ru)的回路串联二(er)个(ge)背(bei)靠背(bei)的功率MOSFET，就是(shi)它们的D极是(shi)连接(jie)在(zai)一起的，这二(er)个(ge)功率MOSFET有二(er)个(ge)作(zuo)用：

· 其中的一个相当(dang)于(yu)负载开关，限制输入的浪(lang)涌(yong)电流(liu)。

· 另一个(ge)实现(xian)输入防反接功能。

由于浮地(di)的原因(yin)，这二(er)个(ge)背靠背的功率管(guan)不能(neng)放(fang)在低(di)端(duan)，也就(jiu)是不能(neng)串联(lian)接入输入地(di)，必(bi)须放(fang)在高端(duan)，也就(jiu)是串联(lian)接入输入电源的正端(duan)回路。

以前这二个(ge)背靠背的(de)功(gong)率(lv)管(guan)都采用P沟道的(de)功(gong)率(lv)管(guan)，现(xian)在的(de)系统对于成(cheng)(cheng)本和功(gong)耗的(de)要求越(yue)来(lai)越(yue)高，P沟道的(de)功(gong)率(lv)MOSFET的(de)导通(tong)电(dian)阻(zu)大(da)，正常工(gong)作的(de)时候，静(jing)态功(gong)耗也(ye)比(bi)较大(da)，而且成(cheng)(cheng)本也(ye)高，选(xuan)型的(de)种(zhong)类少。为了解(jie)决高端(duan)自举(ju)驱动问(wen)题，一些半(ban)导体公司也(ye)开发了针对笔记本电(dian)脑(nao)应用的(de)集(ji)成(cheng)(cheng)负载开关和电(dian)池充电(dian)等功(gong)能的(de)控制(zhi)芯片(pian)，在芯片(pian)内部集(ji)成(cheng)(cheng)充电(dian)泵，实现(xian)自举(ju)浮动。即便如此，仍然有(you)些系统采用容易驱动的(de)P管(guan)。

笔记本(ben)电(dian)脑、电(dian)视机等(deng)应用(yong)中，板上的(de)5V、3.3V等(deng)电(dian)源的(de)负载开(kai)关，仍然(ran)采用(yong)驱动简单的(de)P管作为控制管。

（6）CCFL的(de)背(bei)(bei)光(guang)以前笔记(ji)本电(dian)脑的(de)CCFL背(bei)(bei)光(guang)使(shi)用全(quan)桥或半(ban)桥电(dian)路(lu)，和风扇(shan)控制电(dian)路(lu)相似，每(mei)个桥臂上管使(shi)用P管，下管使(shi)用N管，而且将P管和N管封装在一起，这样(yang)的(de)结构曾经得到广泛(fan)使(shi)用。后来LED背(bei)(bei)光(guang)的(de)大量(liang)使(shi)用，CCFL逐渐退出(chu)这个市场。

二、N沟通和P沟道功率MOSFET结构

图1列出这二种沟(gou)(gou)道(dao)(dao)功(gong)率MOSFET的(de)结(jie)构(gou)，都(dou)是沟(gou)(gou)槽(cao)型(xing)Trench结(jie)构(gou)。从结(jie)构(gou)上来看，衬底都(dou)是漏极D，但半(ban)导体的(de)类型(xing)不同(tong)：N沟(gou)(gou)道(dao)(dao)的(de)漏极是N型(xing)半(ban)导体，P沟(gou)(gou)道(dao)(dao)的(de)漏极是P型(xing)半(ban)导体。

当N沟道的(de)(de)功率MOSFET的(de)(de)G极(ji)、S极(ji)加上正向电压后，在G极(ji)的(de)(de)下面的(de)(de)P型(xing)体区，就会形成(cheng)(cheng)一个非常薄的(de)(de)反型(xing)层N型(xing)，这样D极(ji)的(de)(de)N、反型(xing)层N、S极(ji)的(de)(de)N，就会形成(cheng)(cheng)导通的(de)(de)路径(jing)。

P沟(gou)道的工作原(yuan)理(li)和N沟(gou)道类似，从上面(mian)导通(tong)过程可(ke)以看(kan)到：功率MOSFET是(shi)单极(ji)性(xing)器，N沟(gou)道的功率MOSFET只(zhi)有电子导电，P沟(gou)道的功率MOSFET只(zhi)有空穴导电。

硅半导体中(zhong)，由于热能的(de)(de)存(cun)在，电子和(he)空穴，统(tong)称为(wei)载流(liu)子，在晶(jing)格(ge)中(zhong)不停的(de)(de)运动，与晶(jing)格(ge)的(de)(de)其它原(yuan)子发(fa)生碰撞，使它们(men)的(de)(de)运动发(fa)生偏转、减速或(huo)加速。电子和(he)空穴二次(ci)碰撞间移(yi)动的(de)(de)距离称为(wei)平均(jun)(jun)自由程，通常(chang)用(yong)二次(ci)晶(jing)格(ge)碰撞的(de)(de)平均(jun)(jun)时间tc表示。

另(ling)外，电子(zi)(zi)和空穴，在(zai)电场的(de)作用下，沿(yan)着特征(zheng)的(de)方向产生运(yun)(yun)动，这种运(yun)(yun)动称(cheng)为(wei)(wei)载流子(zi)(zi)的(de)漂移(yi)。载流子(zi)(zi)由于电场的(de)作用在(zai)晶格中平均移(yi)动的(de)速度称(cheng)为(wei)(wei)漂移(yi)速度。载流子(zi)(zi)的(de)漂移(yi)速度和电场成正比(bi)，比(bi)例系数称(cheng)为(wei)(wei)迁移(yi)率u。

vn = -un e

vp = up e

迁移率和tc成正比，由于空(kong)穴(xue)的有效(xiao)质量比较大，因此在同样的掺杂(za)浓度下(xia)，空(kong)穴(xue)的迁移率远小于电子，这意味(wei)着：同样的晶元面积，P沟(gou)道的功率MOSFET的导通电阻也远大于N沟(gou)道的功率MOSFET。

三、N沟通和P沟道功率MOSFET驱动

N沟道的(de)功率MOSFET连接方式：电(dian)源输入正(zheng)极(ji)连接到D极(ji)，由S极(ji)输出；驱(qu)动电(dian)压的(de)正(zheng)加在G极(ji)，驱(qu)动电(dian)压的(de)负加在S极(ji)。

P沟道的(de)功率MOSFET连接方式(shi)：电源(yuan)输(shu)入正(zheng)极(ji)连接到S极(ji)，由D极(ji)输(shu)出；驱动电压(ya)的(de)正(zheng)加(jia)在(zai)S极(ji)，驱动电压(ya)的(de)负(fu)加(jia)在(zai)G极(ji)。

这样的(de)(de)连接(jie)方(fang)式导致二种(zhong)沟道的(de)(de)功率(lv)MOSFET的(de)(de)驱(qu)动方(fang)式不(bu)同，P沟道的(de)(de)S极(ji)连接(jie)的(de)(de)是电(dian)(dian)源的(de)(de)正极(ji)，这个(ge)电(dian)(dian)压(ya)总是大于(yu)地电(dian)(dian)位，因此，相对于(yu)S极(ji)，只要(yao)将(jiang)G极(ji)拉(la)低到低于(yu)电(dian)(dian)源的(de)(de)电(dian)(dian)压(ya)一(yi)定(ding)的(de)(de)值，就(jiu)可以导通，如图3所示，R1/R2将(jiang)输入的(de)(de)电(dian)(dian)压(ya)分压(ya)，保证稳(wen)定(ding)时加在G、S上的(de)(de)最大电(dian)(dian)压(ya)不(bu)超过其额定(ding)值。

N沟道的(de)(de)G极电(dian)(dian)(dian)(dian)压必(bi)须大于(yu)S极才(cai)能(neng)导通工(gong)作，如果S极连接(jie)(jie)到(dao)地(di)电(dian)(dian)(dian)(dian)位，可以直接(jie)(jie)驱(qu)动(dong)，如图3所示(shi)，桥(qiao)式电(dian)(dian)(dian)(dian)路桥(qiao)臂(bei)的(de)(de)下管。如果S极的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)压不是连接(jie)(jie)到(dao)地(di)，如图3中(zhong)桥(qiao)式电(dian)(dian)(dian)(dian)路桥(qiao)臂(bei)的(de)(de)上(shang)管，S极的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)压是变动(dong)的(de)(de)，如果要驱(qu)动(dong)MOSFET正常的(de)(de)工(gong)作，必(bi)须保证在使用的(de)(de)过(guo)程，G极驱(qu)动(dong)信号的(de)(de)供电(dian)(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)负(fu)端连接(jie)(jie)在S极上(shang)。相对(dui)于(yu)系统的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)地(di)，G极驱(qu)动(dong)信号的(de)(de)供电(dian)(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)负(fu)端相当(dang)于(yu)浮(fu)在S极上(shang)，就是常说的(de)(de)浮(fu)驱(qu)、浮(fu)地(di)或(huo)自举电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)。

四、如何(he)选择，N沟通(tong)还(hai)是(shi)P沟道？

从(cong)上(shang)面的(de)分析可(ke)以看到，如果功率(lv)(lv)MOSFET的(de)S极连接的(de)是输(shu)入(ru)电(dian)源的(de)地，那(nei)(nei)么(me)选(xuan)用N沟道(dao)的(de)功率(lv)(lv)MOSFET，可(ke)以直接驱(qu)动(dong)。如果功率(lv)(lv)MOSFET的(de)S极连接的(de)是输(shu)入(ru)电(dian)源正端，那(nei)(nei)么(me)选(xuan)用P沟道(dao)的(de)功率(lv)(lv)MOSFET，也可(ke)以直接驱(qu)动(dong)。

对于(yu)一个(ge)桥(qiao)式电(dian)路(lu)(lu)(lu)的上(shang)(shang)下桥(qiao)臂，上(shang)(shang)管(guan)(guan)使(shi)用(yong)P沟(gou)道(dao)的功(gong)(gong)率(lv)MOSFET，可(ke)以直(zhi)接(jie)(jie)驱(qu)(qu)(qu)动(dong)，驱(qu)(qu)(qu)动(dong)电(dian)路(lu)(lu)(lu)设计(ji)简单。如(ru)果上(shang)(shang)管(guan)(guan)选用(yong)N沟(gou)道(dao)的功(gong)(gong)率(lv)MOSFET，那么(me)必(bi)须采用(yong)浮驱(qu)(qu)(qu)或自(zi)举电(dian)路(lu)(lu)(lu)，驱(qu)(qu)(qu)动(dong)电(dian)路(lu)(lu)(lu)比(bi)较复杂。对于(yu)下管(guan)(guan)，使(shi)用(yong)N沟(gou)道(dao)的功(gong)(gong)率(lv)MOSFET，可(ke)以直(zhi)接(jie)(jie)驱(qu)(qu)(qu)动(dong)。

五、选取封装类型

功率MOSFET的(de)沟(gou)道类型确(que)定(ding)后，第二步就(jiu)要确(que)定(ding)封(feng)装(zhuang)，封(feng)装(zhuang)选(xuan)取原则有：

（1）温升和热设计是选取封装最基本的要求

不(bu)同的(de)封(feng)装(zhuang)尺寸具有不(bu)同的(de)热(re)阻和(he)耗散(san)(san)功率，除了(le)考(kao)虑(lv)系(xi)统(tong)的(de)散(san)(san)热(re)条件和(he)环境温度，如(ru)是(shi)否有风(feng)冷、散(san)(san)热(re)器(qi)的(de)形(xing)状(zhuang)和(he)大小限制、环境是(shi)否封(feng)闭等因素，基本原则就(jiu)是(shi)在(zai)保证功率MOSFET的(de)温升和(he)系(xi)统(tong)效率的(de)前(qian)提下，选取参数和(he)封(feng)装(zhuang)更通用的(de)功率MOSFET。

（2）系统的尺寸限制

有些(xie)电子系(xi)统受制(zhi)于PCB的(de)(de)尺寸和内部(bu)的(de)(de)高度，如通信系(xi)统的(de)(de)模块电源由于高度的(de)(de)限(xian)制(zhi)通常采用(yong)DFN5*6、DFN3*3的(de)(de)封装(zhuang)；在有些(xie)ACDC的(de)(de)电源中，使(shi)用(yong)超薄(bo)设计或由于外壳的(de)(de)限(xian)制(zhi)，装(zhuang)配时TO220封装(zhuang)的(de)(de)功(gong)率MOSFET管(guan)脚直(zhi)接插到根部(bu)，高度的(de)(de)限(xian)制(zhi)不(bu)能(neng)使(shi)用(yong)TO247的(de)(de)封装(zhuang)。有些(xie)超薄(bo)设计直(zhi)接将器件(jian)管(guan)脚折弯平放，这(zhei)种设计生产工序会变复(fu)杂。

（3）公司的生产工艺

TO220有二种封装(zhuang)：裸露金属的封装(zhuang)和全塑封装(zhuang)，裸露金属的封装(zhuang)热(re)阻(zu)小，散热(re)能力(li)强，但(dan)在生(sheng)产过程中(zhong)，需要加绝缘坠(zhui)，生(sheng)产工(gong)艺复杂成本高(gao)，而全塑封装(zhuang)热(re)阻(zu)大，散热(re)能力(li)弱(ruo)，但(dan)生(sheng)产工(gong)艺简单。

为了(le)减(jian)小锁螺丝的(de)人工(gong)工(gong)序，近(jin)几(ji)年一些(xie)电(dian)子(zi)系统采(cai)用夹子(zi)将功率MOSFET夹在散(san)热片中，这样就出现了(le)将传统的(de)TO220上部带孔(kong)的(de)部分(fen)去除的(de)新(xin)的(de)封装形式，同时也减(jian)小的(de)器件的(de)高(gao)度。

（4）成本控制

在台式机(ji)主板、板卡等一(yi)些对成本(ben)(ben)极其敏(min)感的应用(yong)中，通(tong)常采用(yong)DPAK封(feng)装的功率MOSFET，因为(wei)这种封(feng)装的成本(ben)(ben)低。

因此在选择功(gong)率MOSFET的(de)封装时，要(yao)结合自己(ji)公司的(de)风(feng)格和产(chan)品的(de)特点，综合考虑上面(mian)因素(su)。

六、选取耐压BVDSS

在大多数情(qing)况下，因为设(she)计的(de)电(dian)(dian)子系统输入电(dian)(dian)压(ya)是(shi)相对固定(ding)的(de)，公司(si)选取特定(ding)的(de)供应商的(de)一些料号，产品额定(ding)电(dian)(dian)压(ya)也是(shi)固定(ding)的(de)。

数(shu)(shu)据表(biao)中(zhong)功率MOSFET的(de)击穿电压BVDSS有(you)确定的(de)测试条件，在不同的(de)条件下具有(you)不同的(de)值，而(er)且BVDSS具有(you)正温度系数(shu)(shu)，在实际的(de)应用(yong)中(zhong)要结合这些因素综合考(kao)虑(lv)。

很多资料和文献(xian)中(zhong)经常提到：如(ru)果(guo)(guo)系统中(zhong)功(gong)(gong)率(lv)MOSFET的VDS的最高尖峰电(dian)压(ya)如(ru)果(guo)(guo)大于BVDSS，即便(bian)这(zhei)个(ge)尖峰脉冲电(dian)压(ya)的持续只有几个(ge)或几十个(ge)ns，功(gong)(gong)率(lv)MOSFET也会进入雪崩从而发生损(sun)坏。

不同于三极(ji)管和(he)IGBT，功(gong)率MOSFET具有抗(kang)雪崩(beng)的(de)(de)能(neng)力，而且很(hen)多大(da)的(de)(de)半导体公司功(gong)率MOSFET的(de)(de)雪崩(beng)能(neng)量(liang)在生(sheng)产(chan)(chan)线上是(shi)(shi)全(quan)检的(de)(de)、100%检测，也就是(shi)(shi)在数据中(zhong)这是(shi)(shi)一个(ge)(ge)可以(yi)保证(zheng)的(de)(de)测量(liang)值(zhi)，雪崩(beng)电(dian)压通(tong)常发生(sheng)在1.2～1.3倍(bei)的(de)(de)BVDSS，而且持续(xu)的(de)(de)时间(jian)通(tong)常都是(shi)(shi)μs、甚至(zhi)ms级，那么持续(xu)只有几个(ge)(ge)或几十个(ge)(ge)ns、远低(di)于雪崩(beng)电(dian)压的(de)(de)尖峰脉冲电(dian)压是(shi)(shi)不会对功(gong)率MOSFET产(chan)(chan)生(sheng)损坏(huai)的(de)(de)。

七、由驱动电压选取VTH

不(bu)同(tong)电子系统的(de)(de)(de)功率MOSFET选(xuan)取的(de)(de)(de)驱动(dong)电压并(bing)不(bu)相(xiang)同(tong)，AC/DC电源通常使(shi)用12V的(de)(de)(de)驱动(dong)电压，笔记本的(de)(de)(de)主板(ban)DC/DC变换器使(shi)用5V的(de)(de)(de)驱动(dong)电压，因此要根(gen)据系统的(de)(de)(de)驱动(dong)电压选(xuan)取不(bu)同(tong)阈值电压VTH的(de)(de)(de)功率MOSFET。

数据表中功(gong)率MOSFET的(de)(de)阈值电压(ya)VTH也有确定的(de)(de)测试条件，在不同(tong)的(de)(de)条件下具有不同(tong)的(de)(de)值，VTH具有负温(wen)度(du)(du)系数。不同(tong)的(de)(de)驱动(dong)电压(ya)VGS对应着不同(tong)的(de)(de)导通电阻，在实际的(de)(de)应用中要考虑温(wen)度(du)(du)的(de)(de)变化，既(ji)要保证(zheng)功(gong)率MOSFET完全开通，同(tong)时又(you)要保证(zheng)在关断(duan)的(de)(de)过程中耦合在G极上的(de)(de)尖峰脉冲不会发(fa)生误触发(fa)产生直(zhi)通或(huo)短路。

八、选取导通电阻RDSON，注意：不是电流

工程师(shi)尽可(ke)能沿用(yong)(yong)以(yi)前(qian)项(xiang)目中或(huo)物(wu)料(liao)库中现有的(de)(de)(de)元件，对于RDSON的(de)(de)(de)真(zhen)正的(de)(de)(de)选取方法(fa)并没(mei)有太(tai)(tai)多的(de)(de)(de)考虑。当选用(yong)(yong)的(de)(de)(de)功率MOSFET的(de)(de)(de)温(wen)升太(tai)(tai)低，出于成本的(de)(de)(de)考虑，会(hui)改(gai)用(yong)(yong)RDSON大(da)一些的(de)(de)(de)元件；当功率MOSFET的(de)(de)(de)温(wen)升太(tai)(tai)高、系统的(de)(de)(de)效(xiao)率偏(pian)低，就会(hui)改(gai)用(yong)(yong)RDSON小一些的(de)(de)(de)元件，或(huo)通过优化外部的(de)(de)(de)驱动电路，改(gai)进散热的(de)(de)(de)方式等来(lai)进行(xing)调整(zheng)。

如果是一个(ge)全(quan)新的(de)项目(mu)，没有以前(qian)的(de)项目(mu)可(ke)循，那么如何选取功(gong)(gong)率MOSFET的(de)RDSON？这(zhei)里(li)介绍一个(ge)方法给大家：功(gong)(gong)耗分配法。

当设(she)计一个电源系统的(de)时候，已知条(tiao)件有：输(shu)入电压(ya)范(fan)围、输(shu)出电压(ya)/输(shu)出电流、效率、工作频率、驱(qu)动电压(ya)，当然还有其(qi)他(ta)的(de)技术指标和功(gong)率MOSFET相关(guan)的(de)主要是这(zhei)些参数。步(bu)骤如下：

（1）根据输(shu)入电压范围、输(shu)出电压/输(shu)出电流、效(xiao)率，计算系统的(de)最大损耗(hao)。

（2）功(gong)(gong)率(lv)回路(lu)的(de)杂散损耗(hao)，非功(gong)(gong)率(lv)回路(lu)元件的(de)静(jing)态损耗(hao)，IC的(de)静(jing)态损耗(hao)以及驱动损耗(hao)，做大致的(de)估算，经验值可以占(zhan)总(zong)(zong)损耗(hao)的(de)10%～15%。如果功(gong)(gong)率(lv)回路(lu)有电流取样电阻(zu)，计算电流取样电阻(zu)的(de)功(gong)(gong)耗(hao)。总(zong)(zong)损耗(hao)减去(qu)上面的(de)这(zhei)些损耗(hao)，剩(sheng)下部分就(jiu)是功(gong)(gong)率(lv)器(qi)件、变压(ya)器(qi)或电感的(de)功(gong)(gong)率(lv)损耗(hao)。

将剩下的(de)功率损耗按(an)一定(ding)的(de)比(bi)例分配到功率器件(jian)(jian)和变压器或电感中，不确定(ding)的(de)话，按(an)元件(jian)(jian)数目平均分配，这样就得到每个MOSFET的(de)功率损耗。

（3）将(jiang)MOSFET的(de)(de)(de)功率(lv)损耗(hao)，按一定的(de)(de)(de)比(bi)例分配给(ji)开关损耗(hao)和导(dao)通(tong)损耗(hao)，不确定的(de)(de)(de)话，平均(jun)分配开关损耗(hao)和导(dao)通(tong)损耗(hao)。

（4）由(you)MOSFET导通(tong)(tong)损耗和流过的(de)有效值电流，计算最大允许的(de)导通(tong)(tong)电阻，这个电阻是MOSFET在最高工作结(jie)温的(de)RDSON。

数(shu)(shu)据(ju)表中(zhong)功率MOSFET的(de)(de)RDSON标(biao)注有确定的(de)(de)测试条(tiao)件，在不同的(de)(de)定义的(de)(de)条(tiao)件下具(ju)有不同的(de)(de)值，测试的(de)(de)温(wen)度(du)为(wei)：TJ=25℃，RDSON具(ju)有正温(wen)度(du)系(xi)数(shu)(shu)，因此根据(ju)MOSFET最(zui)高(gao)的(de)(de)工作结温(wen)和(he)RDSON温(wen)度(du)系(xi)数(shu)(shu)，由上述RDSON计算值，得到(dao)25℃温(wen)度(du)下对(dui)应的(de)(de)RDSON。

（5）由25℃的(de)RDSON来选取型(xing)号(hao)合适的(de)功率MOSFET，根据MOSFET的(de)RDSON实际参数，向(xiang)下或向(xiang)上修整(zheng)。

九、选取开关特性：Crss、Coss、Ciss；Qg、Qgd、Qoss

功率MOSFET在开(kai)关(guan)(guan)过程中产生开(kai)关(guan)(guan)损(sun)耗(hao)，开(kai)关(guan)(guan)损(sun)耗(hao)主要和这些开(kai)关(guan)(guan)特性参(can)数有(you)关(guan)(guan)。QG影响驱(qu)动损(sun)耗(hao)，这一部分(fen)损(sun)耗(hao)并不消耗(hao)在功率MOSFET中，而(er)且是消耗(hao)在驱(qu)动IC中。QG越(yue)大，驱(qu)动损(sun)耗(hao)越(yue)大。

基于(yu)RDSON选取了功率MOSFET的(de)型号后，这些开关特性参数都可以在数据(ju)(ju)表中查到，然后根据(ju)(ju)这些参数计(ji)算开关损耗。

十、热设计及校核

根据选取的(de)(de)功(gong)率MOSFET的(de)(de)数据表和系(xi)统的(de)(de)工作(zuo)状态，计(ji)算其导通损(sun)耗(hao)和开(kai)关损(sun)耗(hao)，由总(zong)的(de)(de)功(gong)率损(sun)耗(hao)和工作(zuo)的(de)(de)环(huan)境温(wen)度(du)计(ji)算MOSFET的(de)(de)最高结(jie)温(wen)，校(xiao)核其是否在设(she)计(ji)的(de)(de)范围(wei)。所有条件基(ji)于(yu)最恶(e)劣的(de)(de)条件，然后(hou)由计(ji)算的(de)(de)结(jie)果做相应的(de)(de)调整。

如果总的(de)(de)(de)(de)损(sun)耗偏大，大于分配(pei)的(de)(de)(de)(de)功(gong)率损(sun)耗，那么就要(yao)重新选(xuan)取其他型(xing)号的(de)(de)(de)(de)功(gong)率MOSFET，可以查看比选(xuan)取的(de)(de)(de)(de)功(gong)率MOSFE的(de)(de)(de)(de)RDSON更大或更小的(de)(de)(de)(de)其他型(xing)号，再次(ci)校(xiao)核总的(de)(de)(de)(de)功(gong)率损(sun)耗，上述过程通常要(yao)配(pei)合第5、6步，经过几次(ci)的(de)(de)(de)(de)反复(fu)校(xiao)验，最后确定与设计(ji)相匹配(pei)的(de)(de)(de)(de)型(xing)号，直到(dao)满足设计(ji)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。

十一、校核二极管特性

在桥式(shi)(shi)电(dian)(dian)路(lu)(lu)中(zhong)如全桥、半(ban)桥、LLC以及(ji)BUCK电(dian)(dian)路(lu)(lu)的(de)下管(guan)(guan)(guan)，有内(nei)(nei)部(bu)寄生(sheng)二极(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)反向恢(hui)复(fu)(fu)的(de)问(wen)题(ti)，最(zui)简单的(de)方法就(jiu)是采用内(nei)(nei)部(bu)带(dai)快恢(hui)复(fu)(fu)二极(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)功率MOSFET，如果(guo)内(nei)(nei)部(bu)不带(dai)快恢(hui)复(fu)(fu)二极(ji)管(guan)(guan)(guan)，就(jiu)要(yao)考虑内(nei)(nei)部(bu)寄生(sheng)二极(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)反向恢(hui)复(fu)(fu)特性：Irrm、Qrr、trr、trr1/trr2，如trr要(yao)小于(yu)250ns，这(zhei)些参(can)数影响着关断的(de)电(dian)(dian)压尖峰、效率，以及(ji)可(ke)靠性，如在LLC的(de)起动(dong)、短路(lu)(lu)中(zhong)，系(xi)统进入(ru)容(rong)性模(mo)式(shi)(shi)、若二极(ji)管(guan)(guan)(guan)反向恢(hui)复(fu)(fu)性能较差，容(rong)易(yi)产生(sheng)上下管(guan)(guan)(guan)直通而损坏的(de)问(wen)题(ti)。如果(guo)控制器具有容(rong)性模(mo)式(shi)(shi)保(bao)护(hu)功能，就(jiu)不用考虑这(zhei)个(ge)因素。

十二、雪崩能量及UIS、dv/dt

雪崩(beng)(beng)能量及测试的(de)(de)条件参考(kao)下面的(de)(de)文(wen)章，有(you)非(fei)常(chang)详细的(de)(de)详明。除(chu)了反激和一(yi)些电机驱动(dong)的(de)(de)应(ying)用(yong)，大多(duo)结构(gou)不会(hui)发生这(zhei)种(zhong)单纯的(de)(de)电压箝位的(de)(de)雪崩(beng)(beng)，很多(duo)应(ying)用(yong)情况(kuang)下，二极管反向(xiang)恢复过程中dv/dt、过温以及大电流的(de)(de)综合(he)作用(yong)产生动(dong)态雪崩(beng)(beng)击穿(chuan)损(sun)坏，相关的(de)(de)内(nei)容(rong)可参考(kao)文(wen)章。

十三、其他参数

内部(bu)RG的大(da)小(xiao)、负载开(kai)关和热(re)插拨工作在线性(xing)区的问题、SOA特性(xing)，和EMI相关的参数(shu)、等等。

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