如何选择开关电源模块的金属氧化物半导体场效应晶体管?
发布时间:2020-05-25 14:23:08 浏览:1810
金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是一种能够 改善开关电源模块的某些参数性能,例如提升开关电源模块的工作电流、工作电压、减少导通电阻、提升电源开关性能等优势,为不同的结构和工艺提供不一样的技术服务。
开关电源模块中DC/DC电源开关选取MOSFET是个非常复杂的过程,不仅需要考虑MOSFET的额定电流和电压,还必须要在低栅极电荷和低导通电阻之间保持稳定。
开关电源模块DC/DC因高效率而广泛运用在许多电子产品中,如DC/DC电源模块中同时具有高侧FET和低侧FET,而FET会按照控制器设置的占空比进行电源开关操作,致力于达到理想的输出电压。
开关电源模块的FET与控制器需组合使用,为了提升高电流和高效率,FET需要使用控制器外部元器件,实现最大散热功能。因FET物理隔离需要控制器,并具能最大的限度的选取灵活特性。因此FET选取过程更加复杂,需要考虑的要素也就更多。
开关电源模块电源开关在接通过程中会出现DC/DC损耗,因为FET是接通电阻,但是接通电阻会随FET的温度而变化而变化,所以,想要精确计算接通电阻,就必须要使用迭代方法,并充分考虑FET的温升情况。开关电源模块减少DC/DC损耗最简单的一种方法便是选用一个低接通电阻的FET。而且DC/DC损耗大小同FET的百分比接通时间成正比例关系,为此,能够 通过减小接通时间/FET占空比来减少DC/DC损耗。
选取低栅极电荷和低接通电阻的FET是一种简便的解决方法,必需在这两种参数之间做一些折中和平衡。低栅极电荷就代表着更小的栅极面积/更小的并联晶体管,及其就此带来高导通电阻。与此同时,采用更大/更多并联晶体管一般会导致低接通电阻,所以产生更多的栅极电荷。
电源模块想要低占空比必需输入高电压,高侧FET大部分时间均为关闭状态,所以DC/DC损耗较低。但是,高FET电压带来高AC/DC损耗,能够选取低栅极电荷的FET,即便接通电阻较高。低侧FET大部分时间均为接通模式,但是AC/DC损耗却最小。这是因为接通/关闭期间低侧FET的工作电压因FET体二极管而非常低。所以,必需选取一个低接通电阻的FET,而且栅极电荷能够很高。
电源模块持续减少输入电压并提升其占空比,能够得到最小的AC/DC损耗和最大的DC/DC损耗,采用一个低接通电阻的FET,并其中选取高栅极电荷。控制器占空比由低升高时DC/DC损耗线性降低,高控制器占空比时损耗最小。整体电路板的AC/DC损耗都很少,所以任何情况下都应选取采用低接通电阻的FET。
与高占空比组成FET损耗最少,而且工作效率最大。工作效率从94.5%升至96.5%。但是,低输入电压时必需降低电源电压轨的电压,使其占空比提升,根据固定输入电源供电,会抵消在POL获得的一部分或全部增益。另一种方式是直接从电源输入到POL稳压器,目的是降低稳压器数,占空比较低。
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