如何挑選高頻電源MOS管？-KIA MOS管

高頻電源MOS管

MOS管最常見(jiàn)的應用可能是高頻開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)元件，此外，它們對電源輸出也大有裨益。服務(wù)器和通信設備等應用一般都配置有多個(gè)并行電源，以支持N+1冗余與持續工作。各并行高頻開(kāi)關(guān)電源平均分擔負載，確保系統即使在一個(gè)電源出現故障的情況下仍然能夠繼續工作。

不過(guò)，這種架構還需要一種方法把并行電源的輸出連接在一起，并保證某個(gè)電源的故障不會(huì )影響到其它的電源。在每個(gè)電源的輸出端，有一個(gè)功率MOS管可以讓眾電源分擔負載，同時(shí)各電源又彼此隔離。

起這種作用的MOS管被稱(chēng)為"ORing"FET，因為它們本質(zhì)上是以"OR"邏輯來(lái)連接多個(gè)電源的輸出。

用于針對N+1冗余拓撲的并行高頻開(kāi)關(guān)電源控制的MOS管。

在ORingFET應用中，MOS管的作用是開(kāi)關(guān)器件，但是由于服務(wù)器類(lèi)應用中電源不間斷工作，這個(gè)開(kāi)關(guān)實(shí)際上始終處于導通狀態(tài)。其開(kāi)關(guān)功能只發(fā)揮在啟動(dòng)和關(guān)斷，以及電源出現故障之時(shí)。

相比從事以開(kāi)關(guān)為核心應用的設計人員，ORingFET應用設計人員顯然必需關(guān)注MOS管的不同特性。以服務(wù)器為例，在正常工作期間，MOS管只相當于一個(gè)導體。因此，ORingFET應用設計人員最關(guān)心的是最小傳導損耗。

低RDS(ON)可把BOM及PCB尺寸降至最小。

一般而言，MOS管制造商采用RDS(ON)參數來(lái)定義導通阻抗;對ORingFET應用來(lái)說(shuō)，RDS(ON)也是最重要的器件特性。

數據手冊定義RDS(ON)與柵極(或驅動(dòng))電壓VGS以及流經(jīng)開(kāi)關(guān)的電流有關(guān)，但對于充分的柵極驅動(dòng)，RDS(ON)是一個(gè)相對靜態(tài)參數。

若設計人員試圖開(kāi)發(fā)尺寸最小、成本最低的電源，低導通阻抗更是加倍的重要。

在電源設計中，每個(gè)電源常常需要多個(gè)ORingMOS管并行工作，需要多個(gè)器件來(lái)把電流傳送給負載。在許多情況下，設計人員必須并聯(lián)MOS管，以有效降低RDS(ON)。

需謹記，在DC電路中，并聯(lián)電阻性負載的等效阻抗小于每個(gè)負載單獨的阻抗值。比如，兩個(gè)并聯(lián)的2Ω電阻相當于一個(gè)1Ω的電阻。因此，一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)低RDS(ON)值的MOS管，具備大額定電流，就可以讓設計人員把電源中所用MOS管的數目減至最少。

除了RDS(ON)之外，在MOS管的選擇過(guò)程中還有幾個(gè)MOS管參數也對電源設計人員非常重要。許多情況下，設計人員應該密切關(guān)注數據手冊上的安全工作區(SOA)曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)同時(shí)描述了漏極電流和漏源電壓的關(guān)系。

基本上，SOA定義了MOS管能夠安全工作的電源電壓和電流。在ORingFET應用中，首要問(wèn)題是：在"完全導通狀態(tài)"下FET的電流傳送能力。實(shí)際上無(wú)需SOA曲線(xiàn)也可以獲得漏極電流值。

若設計是實(shí)現熱插拔功能，SOA曲線(xiàn)也許更能發(fā)揮作用。在這種情況下，MOS管需要部分導通工作。SOA曲線(xiàn)定義了不同脈沖期間的電流和電壓限值。

注意剛剛提到的額定電流，這也是值得考慮的熱參數，因為始終導通的MOS管很容易發(fā)熱。

另外，日漸升高的結溫也會(huì )導致RDS(ON)的增加。MOS管數據手冊規定了熱阻抗參數，其定義為MOS管封裝的半導體結散熱能力。RθJC的最簡(jiǎn)單的定義是結到管殼的熱阻抗。

細言之，在實(shí)際測量中其代表從器件結(對于一個(gè)垂直MOS管，即裸片的上表面附近)到封裝外表面的熱阻抗，在數據手冊中有描述。若采用PowerQFN封裝，管殼定義為這個(gè)大漏極片的中心。

因此，RθJC定義了裸片與封裝系統的熱效應。RθJA定義了從裸片表面到周?chē)h(huán)境的熱阻抗，而且一般通過(guò)一個(gè)腳注來(lái)標明與PCB設計的關(guān)系，包括鍍銅的層數和厚度。

開(kāi)關(guān)電源中的MOS管

現在讓我們考慮開(kāi)關(guān)電源應用，以及這種應用如何需要從一個(gè)不同的角度來(lái)審視數據手冊。

從定義上而言，這種應用需要MOS管定期導通和關(guān)斷。同時(shí)，有數十種拓撲可用于開(kāi)關(guān)電源，這里考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。

DC-DC電源中常用的基本降壓轉換器依賴(lài)兩個(gè)MOS管來(lái)執行開(kāi)關(guān)功能(圖)，這些開(kāi)關(guān)交替在電感里存儲能量，然后把能量釋放給負載。目前，設計人員常常選擇數百kHz乃至1MHz以上的頻率，因為頻率越高，磁性元件可以更小更輕。

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