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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。
又想打压?!据路透社报道,美国《华尔街日报》6月27日援引所谓“知情人士”消息称,由于担心中国可能使用英伟达和其他公司的人工智能芯片“进行武器开发和黑客攻击”,拜登政府正考虑就对华出口人工智能芯片实施新制裁。《华尔街日报》称,美国商务部最早将于 7 月要求停止向中国客户提供英伟达(Nvidia)和其他芯片公司生产的芯片产品。报道还称,英伟达、美光(Micron)和超威半导体(AMD)等美国芯片制造商都会受到美媒爆料拜登政府新措施的影响,英伟达股价在盘后交易中下跌超过 2%,而超威半导体股价下跌约 1.5%。这并非美国首次针对向中国出口人工智能芯片实施制裁。报道提到,英伟达曾在去年9月表示,美国官员要求该公司停止向中国出口两款用于人工智能的顶级计算芯片。为满足出口管制规定,英伟达在几个月后表示,将向中国提供一款名为 A800 的“降级版”芯片。该公司还在今年年初调整了其旗舰 H100 芯片以符合法规。《华尔街日报》6月13日报道称,美国商务部负责工业和安全事务的副部长艾伦•埃斯特维兹上周在一个行业会议上表示,拜登政府打算延长一项出口管制政策的豁免期,这项政策旨在限制美国以及使用美国技术的外国公司向中国出售先进制程芯片和芯片制造设备。一些分析人士认为,此举将削弱美国在芯片上对中国出口管制政策的效果。13日接受《环球时报》记者采访的专家认为,虽然美方尚未公布具体细节,但“延期豁免”是意料之中的事,因为美国遏制中国芯片发展的种种措施不但效果有限,而且遭到反噬。关于美方对华设芯片出口限制,中国外交部曾表示,美方出于维护科技霸权需要,滥用出口管制措施,对中国企业进行恶意封锁和打压,这种做法背离公平竞争原则,违反国际经贸规则,不仅损害中国企业的正当权益,也将影响美国企业的利益。这种做法阻碍国际科技交流和经贸合作,对全球产业链供应链稳定和世界经济恢复都将造成冲击。美方将科技和经贸问题政治化、工具化、武器化,阻挡不了中国发展,只会封锁自己、反噬自身。
芯片:追求几纳米的背后芯片大小的历程在计算机科技领域,芯片一直是最重要的核心部件之一。随着科技的不断发展,芯片也经历了一次次的更新换代。早期的芯片尺寸较大,随着技术的不断进步,芯片尺寸也越来越小。目前,芯片的尺寸已经达到了纳米级别。芯片大小的影响为什么芯片一直在追求几纳米几纳米?这是因为芯片的大小对于计算机的性能影响非常大。芯片越小,面积就越小,电子元器件之间的距离就越短,电信号传输速度就越快。同时,芯片的功耗也会降低,这意味着计算机性能将更加高效。芯片大小的挑战芯片越小,制造过程就越复杂。在制造过程中,需要使用更加精细的设备和工艺,这也意味着制造成本将会更高。同时,芯片的尺寸越小,芯片的散热难度也会增加,这对于芯片的稳定性和寿命也会产生一定的影响。目前最小的芯片目前,全球最小的芯片尺寸是2纳米。这个芯片由美国IBM公司研制,采用了全新的纳米制造技术。这个芯片的尺寸仅为目前普通芯片的1/10,同时功耗也降低了75%。这意味着,未来的计算机将更加高效、稳定、节能。随着科技的不断发展,芯片尺寸也在不断地缩小。芯片越小,计算机性能也将越强,未来的计算机将更加高效、稳定、节能。
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