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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。
据麦姆斯咨询报道,近期,上海韦尔半导体股份有限公司(简称:韦尔股份)举行投资者交流活动,公司总经理王崧等高管参加交流,具体如下:2023年三季度经营情况介绍:本报告期内,韦尔股份实现单季度营收62.23亿元,同比增长44.35%,环比增长37.58%。公司归属于上市公司股东扣除非经常性损益的净利润2.09亿元,同比增长206.25%,环比增长306.90%。公司半导体设计业务实现收入54.46亿元,占营业收入的87.52%,其主要得益于下游需求的逐渐回暖,在公司新产品助力下,公司来源于半导体设计业务收入实现了较显著的增长,其中应用于汽车及手机领域的图像传感器业务,随着新产品的推出,整体市场份额不断提升,收入增长明显,与此同时,应用在医疗、新兴市场等细分领域,公司营收也有着不同幅度的环比增长。随着公司收入结构的逐步优化,平均毛利率水平环比得到明显改善。公司持续积极推进库存去化,在三季度末,公司存货库存金额降至75.52亿元,较上年末减少38.88%。伴随着公司高阶图像传感器新品的推出以及产品成本的下降,公司的产品结构及成本结构将持续改善和优化,整体盈利能力将稳步提升。问答环节主要内容:问题一:韦尔股份的盈利能力及毛利率展望答:目前公司半导体产品设计业务主要由图像传感器解决方案、触控与显示解决方案和模拟解决方案三大业务体系构成。公司图像传感器及触控与显示产品采用先进先出的会计核算方法,公司主要库存形成于2022年,在库存去化的过程中造成较大的盈利压力,但未来伴随着库存的逐渐去化,盈利能力会不断提升。问题二:除OV50H外,韦尔股份在手机高端市场是如何布局的?答:公司的OV50H产品是公司在高端手机主摄布局的开始,5000万像素已经变成市场的主流规格,需求上横跨手机的低端机型到旗舰机型,应用上也横跨从主摄到广角、长焦, 再到三倍、五倍的光学变焦。为了适应市场需求,公司布局了不同的像素规格的产品,可以全品类覆盖。OV50H主要用在主摄上,而在广角和长焦的应用上,则是通过小像素点的5000万像素的产品来实现。同时,OV50H又是一个具有里程碑意义的产品,从技术上证明了公司在研发能力和系统技能上的领先水平,也得到公司客户的肯定。问题三:OV64B库存去化的进展如何?该产品现在的毛利率水平如何?答:OV64B原有库存预计将在今年年底售完,近期公司在下单补库以保证客户机型需求的稳定供应。该系列产品的原有存货已经考虑可变现净值并相应计提了存货跌价准备,计提存货跌价后,该系列产品的毛利率水平较低,但该系列产品仍广泛应用于近期已经推出或者即将推出的手机新品方案中,后续会随着供需关系以及代工市场价格的变化,该系列产品的毛利率预计将有所改善。问题四:汽车CMOS图像传感器的景气度及市场份额是怎样的?答:汽车的出货量整体上与去年相比有所反弹,欧美市场在今年第二、三季度均同比增长10%以上,其主要原因一方面为缺货缓解,另一方面为主流车型销量增多,例如环视、L2级的ADAS、舱内驾驶员监控等产品放量明显所致。公司具备完善的供应链和丰富的产品系列,经过多年努力,公司给客户的供货都有着持续的保证,与下游客户缔结了长期稳定的而合作关系。目前,汽车CMOS图像传感器正在爬坡和上量的过程中,预计在明年的部分地区汽车CMOS图像传感器的销售量还会体现地更加明显,公司的市场份额预计也将继续提升。问题五:工业CMOS图像传感器市场重点布局的情况如何?答:应用于工业机器视觉的CMOS图像传感器是一个稳定且持续增长的领域,公司拥有全球领先的Global Shutter技术、堆栈式技术、近红外性能等,同时研发出了全球最小像素尺寸(2.2um) Global Shutter产品,实现工业扫码、3D视觉等工业方案。问题六:触控与显示器驱动业务的经营情况如何?答:公司今年TDDI的出货量接近翻倍,但由于产品价格下降较快, 目前对公司总营收的贡献不明显。公司正在积极推进OLED DDIC的产能,预计今年11月送样至客户测验,争取明年导入客户,同时公司也持续在与其他海内外品牌洽谈和推进中。问题七:公司的研发技术有何进展?答:公司近期在以下技术方向上有比较大的突破:(1)公司推出2.1um的Rolling Shutter技术为公司应用在汽车领域的最新Single Pixel LOFIC技术, 该技术目前获得了各大地区汽车品牌的极大认可,未来公司也会在该领域争取到更多项目。公司近年来持续重点投入LOFIC技术,现已成功应用在汽车领域,并逐步推广至手机领域,该技术在手机旗舰产品上的导入大大提升了HDR,同时也提高了该技术的全球市场竞争力。(2)公司推出的Global Shutter技术在汽车、AR/VR、IoT等领域均有着非常大的需求,公司不仅拥有最小的2.2um的Global Shutter产品,同时拥有三层堆叠技术等,公司会综合产品性价比的考虑,在小尺寸、低功耗领域,把该技术的优势充分发挥,同时凭借世界领先的Global Shutter技术,高性能的BSI图像质量,在工业领域取得重大突破。
11月28日,国产存储芯片企业正式推出LPDDR5系列产品,包括12Gb的LPDDR5颗粒,POP封装的12GB LPDDR5芯片及DSC封装的6GB LPDDR5芯片。12GB LPDDR5芯片目前已在国内主流手机厂商小米、传音等品牌机型上完成验证。LPDDR5是面向中高端移动设备市场推出的产品,它的市场化落地将进一步完善国产存储芯片企业DRAM芯片的产品布局。据介绍,与上一代LPDDR4X相比,LPDDR5单一颗粒的容量和速率均提升50%,分别达到12Gb和6400Mbps,同时功耗降低30%。并且加入了RAS功能,通过内置纠错码等技术,实现实时纠错,减少系统故障,确保数据安全,增强稳定性。LPDDR5芯片将面向笔记本电脑、智能手机、平板电脑、可穿戴设备应用。其中智能手机方面,伴随部分换机周期来临,2024年智能手机出货量预计增长5%。由于今年下半年新机发售加上旗舰产品组合增加,LPDDR5需求会持续加速。存储芯片是国产芯片当中取得突破的重要芯片种类之一,并且已达到了全球先进水平,这对于国产芯片来说具有重要意义,尤其是国产存储芯片成立于2016年,仅仅7年时间就达到了世界先进水平,证明了中国确实有足够丰富的人才和技术可以快速缩短乃至赶超全球芯片技术水平。事实证明了只要中国芯片坚持自主创新,真正实现自主研发,国产芯片具有替代进口的芯片的能力,海外芯片就会迅速放下身段,降价求售,而不是如此前那样吊起来卖,还卖得死贵,这样的事实将促使中国芯片持续加强自主研发,打破海外芯片的垄断。
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