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今天教你4个步骤选择一个合适的MOSFET。
第一步:选用N沟道还是P沟道为设计选择正确器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOSFET。在典型的功率应用中,当一个MOSFET接地,而负载连接到干线电压上时,该MOSFET就构成了低压侧开关。在低压侧开关中,应采用N沟道MOSFET,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOSFET连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOSFET,这也是出于对电压驱动的考虑。要选择适合应用的器件,必须确定驱动器件所需的电压,以及在设计中最简易执行的方法。下一步是确定所需的额定电压,或者器件所能承受的最大电压。额定电压越大,器件的成本就越高。根据实践经验,额定电压应当大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护,使MOSFET不会失效。就选择MOSFET而言,必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压,即最大VDS。知道MOSFET能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。设计人员必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围,确保电路不会失效。设计工程师需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备(如电机或变压器)诱发的电压瞬变。第二步:确定额定电流第二步是选择MOSFET的额定电流。视电路结构而定,该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似,设计人员必须确保所选的MOSFET能承受这个额定电流,即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下,MOSFET处于稳态,此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌(或尖峰电流)流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流,只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。选好额定电流后,还必须计算导通损耗。在实际情况下,MOSFET并不是理想的器件,因为在导电过程中会有电能损耗,这称之为导通损耗。MOSFET在“导通”时就像一个可变电阻,由器件的RDS(ON)所确定,并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算,由于导通电阻随温度变化,因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOSFET施加的电压VGS越高,RDS(ON)就会越小;反之RDS(ON)就会越高。对系统设计人员来说,这就是取决于系统电压而需要折中权衡的地方。对便携式设计来说,采用较低的电压比较容易(较为普遍),而对于工业设计,可采用较高的电压。注意RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。第三步:确定热要求
选择MOSFET的下一步是计算系统的散热要求。设计人员必须考虑两种不同的情况,即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果,因为这个结果提供更大的安全余量,能确保系统不会失效。在MOSFET的资料表上还有一些需要注意的测量数据;比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻,以及最大的结温。
器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积(结温=最大环境温度+[热阻×功率耗散])。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散,即按定义相等于I2×RDS(ON)。由于设计人员已确定将要通过器件的最大电流,因此可以计算出不同温度下的RDS(ON)。值得注意的是,在处理简单热模型时,设计人员还必须考虑半导体结/器件外壳及外壳/环境的热容量;即要求印刷电路板和封装不会立即升温。第四步:决定开关性能选择MOSFET的最后一步是决定MOSFET的开关性能。影响开关性能的参数有很多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/ 源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗,因为在每次开关时都要对它们充电。MOSFET的开关速度因此被降低,器件效率也下降。为计算开关过程中器件的总损耗,设计人员必须计算开通过程中的损耗(Eon)和关闭过程中的损耗(Eoff)。MOSFET开关的总功率可用如下方程表达:Psw=(Eon+Eoff)×开关频率。而栅极电荷(Qgd)对开关性能的影响最大。
国产手机厂商造芯之路道阻且长。通过数年摸索,有的成果初现,有的折戟退出。那么,手机芯片应该“造”还是“买”?从“造”的角度来看,高端芯片设计、制造仍是整个产业链的难点,消费电子行业低迷下行也会让芯片市场阶段性供需错位,重资本、长周期投入存在市场风险,回报无法立刻显现。与此同时,芯片市场又高度集中,新进入者压力巨大,在自主研发上很难有所突破。对于手机企业而言,选择造芯的确应该慎重。但“买”芯片看似容易,实则不然。目前,我国主要的高端手机芯片仍旧依赖进口,但在国际芯片供应链不稳定的背景下,国内手机厂商已不得不寻找新的出路。笔者认为,“造”和“买”,没有绝对的好坏,但要因时制宜。有策略地在部分关键领域实现从“买”到“造”的过渡,已是必然之举。企业应在部分领域以“买”为主,合作共赢,同时坚持以细分领域的小规模创新为突破口,实现“造”的突破,逐渐掌握自主权。毕竟,从长远来看,拥有自主的芯片制造能力,可以让手机厂商在设计、性能和成本上有更大的控制权,拥有自己的芯片也可破解供应上的困境。从实操层面看,从“买”到“造”,需要一个过程。但我们仍需清醒地认识到,国产企业实现技术及产业链自主可控是大势所趋。当然,更重要的是,芯片是需要产业链合作的产业,国内企业更需联手协作,加强合作共同成长。
MOS管:小巧玲珑,大有作为MOS管是一种常见的半导体器件,也是现代电子技术中最重要的元器件之一。它具有体积小、功耗低、响应速度快等优点,被广泛应用于数字电路、模拟电路、功率电子学等领域。MOS管的工作原理MOS管是由金属-氧化物-半导体构成的晶体管,它的工作原理是利用氧化物层上的电场控制半导体中的电子浓度和导电性。当向氧化层施加正电压时,会在半导体中形成一个反型区,这个区域的电子浓度较高,导电性也较好。当施加负电压时,反型区会被消除,半导体变成正型,电子浓度减小,导电性变差。MOS管的主要功能和作用MOS管的主要功能是放大、开关、调制信号等。它可以将微弱的信号放大到足以驱动大功率负载,也可以将高频信号调制到载波上,实现信号传输。此外,MOS管还可以用于直流稳压、反相器等电路中。我们身边那些东西会用到MOS管?MOS管被广泛应用于电子产品中,比如:手机、电脑、电视、音响、电动工具、LED灯等等。在电动工具中,MOS管可以控制电机的转速和方向,实现精确的控制;在LED灯中,MOS管可以控制灯的亮度和颜色,实现灯光的调节。MOS管有哪些品牌型号?MOS管有很多品牌型号,比如:IRF、ST、Fairchild、Infineon、Toshiba等等。其中,IRF系列的MOS管电压高,适用于功率电子学领域;ST系列的MOS管响应速度快,适用于高频电路。MOS管虽小,但却有着重要的作用。在电子技术飞速发展的今天,MOS管的应用范围越来越广泛,未来它还将继续发挥着重要的作用。
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