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SGT MOS-中低压MOS管特点 :
锐骏中低压MOSFET目前都是SGT(屏蔽栅极槽/分离栅极槽)工艺,
如图1所示.
SGT垂直导电结构的设计,可以获得降低Rsp和减小Cgd的作用.
SGT的深沟槽可以获得近似板场结构的作用,二维横向耗尽外延层,从而可以将三角形电场分布调整成近似矩形分布(图2),从而可以在较高外延层掺杂浓度下还可以保证较高的击穿电压,降低Rdson;
同时可以通过工艺调整获得低Ciss和Coss,进一步降低开关损耗.
同时内部自带的RC吸收电路(图3所示),可以进一步缓解管子关断时 Vds上的应力和振荡频率;
由于快充基本都是采用QR模式,副边管子都是工作在零电压开通和接近0电流关断, 同时由于不同的设计,管子驱动电压可能会有所要求(最低Vgs=4.5V);所以对管子开启电压Vth, 内阻Rdson 和小Cgd/Cgs有要求.
1.1 额定电压
VDSS:漏极(D)与源极(S)之间所能施加的最大电压值。
VGSS :栅极(G)与源极(S)之间所能施加的最大电压值。
1.2 额定电流
ID(DC):漏极允许通过的最大直流电流值
此值受到导通阻抗、封装和内部连线等的制约
TC =25℃ (假定封装紧贴无限大散热板) lD(Pulse) :漏极允许通过的最大脉冲电流值
此值还受到脉冲宽度和占空比等的制约
1.3 额定功耗
PT:芯片所能承受的最大功耗,其测定条件有以下两种:
①TC=25°C的条件…紧接无限大放热板,封装
C: Case的简写 背面温度为25°C (图1)
②TA=25°C的条件.…直立安装不接散热板
A: Ambient的简写 环境温度为25°C(图2)
1.4 额定温度
Tch:MOSFET的沟道的上限温度:一般Tch≤150°C (例)
Tstg:MOSFET器件本身或者使用了MOSFET的产品,其保存温度范围为:最低-55°C,最高150°C(例)
1.5 热阻
表示热传导的难易程度。热阻值越小,散热性能越好。如果使用手册上没有注明热阻值时,可根据额定功耗PT及Tch将其算出。
①沟道/封装之间的热阻 (有散热板的条件)
②热阻Rth的计算
例1:计算MOS沟道 /封装之间的热阻
MOS的额定功耗PT(TC= 25°C)
PT=[ 100 ](W)
因此
例2 :计算MOS沟道/环境之间的热阻
③沟道温度Tch的计算,利用热阻抗计算沟道温度
有散热板的情况下:
直立安装无散热板的情况下:
1.6 安全动作区SOA
SOA = Safe Operating Area
或 AOS = Area of Safe Operating
①正偏压时的安全动作区
1.7 抗雪崩能力保证
对马达、线圈等电感性负载进行开关动作时,关断的瞬间会有感生电动势产生。
①电路比较
(1)以往产品(无抗雪崩保证)的电路必须有吸收电路以保证瞬间峰值电压不会超过VDSS。
(2)有抗雪崩能力保证的产品,MOSFET自身可以吸收瞬间峰值电压而无需附加吸收电路。
②实际应用例
额定电压VDSS为600V的MOSFET的雪崩波形(开关电源)
③抗雪崩能力保证定义
单发雪崩电流IAS:下图中的峰值漏极电流
单发雪崩能量EAS:一次性雪崩期间所能承受的能量,以Tch≤150°C为极限
连续雪崩能量EAR:所能承受的反复出现的雪崩能量,以Tch≤150°C为极限
MOS选型计算
MOS管选型需要满足几个要求:
1.足够的漏-源电压VDS
2.足够的漏极电流ID
3.快速开关的能力和开通,关断延时
4.低的导通电阻Rds(on)
例:如图,假设该电路输出功率为850W,负载8Ω,MOS管如何选型?
1.Vds电压是多少?
根椐P=U*U/R得出输出的平均电压U=82V,这是平均值,需要化成峰值电压Uo=1.41421*U=116V 又因为电源利用率为85%,所以Vp=Uo/85%=136V ,Vn=136V.所以Vds要大于136*2=272V
2. ID如何计算
根椐P=I*I*R,得出 I=10.3A
所以MOS管的选型选应Vds>272V,ID>10.3A
选MOS管主要指标如下:
基本满足要求
1.漏-源电压VDS=300V
2.漏极电流ID=34A (大概为持续电流10—30%)
3.上升电间ton=140ns
4.关断时间toff=120ns
5.电阻RDS(on)=0.056Ω
6.栅极电荷Qg=77nc
MOS管驱动如何选择
可以通过计算得到MOS管在一个完整开关周期内所需的功率Pg 计算公式为:
Pg=Vgs*Qg*fsw 其中Vgs栅极驱动电压,fsw开关频率
假如MOS的栅极驱动电压12V,开关频率为200KHZ时消耗的功率为:
Pg=12*77*10-9*200*103=0.1848W
驱动需要提供的平均电流为:I=Pg/Vgs=15.4mA
根椐经验MOS管开通和关断电间约为200ns,因此可以反推出驱动需要的提供瞬间电流为:Imax=Qg/t=77nc/200ns=385mA
所以MOS管驱动需要提供电流大于385mA,因为是高压MOS,需要提供浮动的栅极的驱动
第二部分MOS产品上的应用
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