鉅大LARGE | 點擊量:1120次 | 2019年12月27日
如何為電源系統(tǒng)開關控制器選擇合適的MOSFET?
DC/DC開關控制器的MOSFET選擇是一個復雜的過程。僅僅考慮MOSFET的額定電壓和電流并不足以選擇到合適的MOSFET。要想讓MOSFET維持在規(guī)定范圍以內,必須在低柵極電荷和低導通電阻之間取得平衡。在多負載電源系統(tǒng)中,這種情況會變得更加復雜。
DC/DC開關電源因其高效率而廣泛應用于現代許多電子系統(tǒng)中。例如,同時擁有一個高側FET和低側FET的降壓同步開關穩(wěn)壓器,如圖1所示。這兩個FET會根據控制器設置的占空比進行開關操作,旨在達到理想的輸出電壓。降壓穩(wěn)壓器的占空比方程式如下:
圖1:降壓同步開關穩(wěn)壓器原理圖
FET可能會集成到與控制器一樣的同一塊芯片中,從而實現一種最為簡單的解決方案。但為了提供高電流能力及(或)達到更高效率,FET需要始終為控制器的外部元件,這樣可以實現最大散熱能力,因為它讓FET物理隔離于控制器,并且擁有最大的FET選擇靈活性。缺點是FET選擇過程更加復雜,原因是要考慮的因素有很多。
一個常見問題是為什么不讓這種10AFET也用于我的10A設計呢?答案是這種10A額定電流并非適用于所有設計。選擇FET時需要考慮的因素包括額定電壓、環(huán)境溫度、開關頻率、控制器驅動能力和散熱組件面積。關鍵問題是,如果功耗過高且散熱不足,則FET可能會過熱起火。用戶可以利用封裝/散熱組件ThetaJA或者熱敏電阻、FET功耗和環(huán)境溫度估算某個FET的結溫,具體方法如下:
其他損耗形成的原因還包括輸出寄生電容、門損耗,以及低側FET空載時間期間導電帶來的體二極管損耗,但在本文中將主要討論AC和DC損耗。
圖2中高亮部分顯示了這種情況。根據公式4,降低這種損耗的一種方法是縮短開關的升時間和降時間。