解析|MOS管電流選擇-額定電流-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-04-08
MOS管電流選擇：開關管額定電流的選擇是對額定電流與殼溫的關系、導通電阻與結溫的關系、導通電阻產生的電壓降等因素的綜合。
從額定電流與殼溫的關系，需要選擇開關管的額定電流為開關實際峰值電流的2倍。考慮到高壓MOS管的導通電阻比較高，所產生的電壓降也會比較高。如IRFBC40在最高結溫時流過額定電流一半的狀態下導通電壓降為：
如此高的導通電壓接近直流母線電壓的3%，也就是說僅僅開關管的導通電壓就可以造成開關電源3%效率的丟失。這是不能容忍的，因此需要進一步降額，也就是說至少要將開關管的額定電流增大到開關管實際的峰值電流4倍，這樣可以將導通電壓峰值降低到4.2V。
通過以上分析可以看到，開關管額定電流的選擇并不是單純的直接選擇額定電流就可以了，而是需要大幅度的降額，要降額到25%或更低才能保證開關管的導通損耗不到于過高。
MOS管電流選擇-選擇MOS管的額定電流
視電路結構而定，該額定電流應是負載在所有情況下能夠承受的最大電流。與電壓的情況相似，設計人員必須確保所選的MOS管能承受這個額定電流，即使在系統產生尖峰電流時。
兩個考慮的電流情況是連續模式和脈沖尖峰。在連續導通模式下，MOS管處于穩態，此時電流連續通過器件。脈沖尖峰是指有大量電涌（或尖峰電流）流過器件。一旦確定了這些條件下的最大電流，只需直接選擇能承受這個最大電流的器件便可。
選好額定電流后，還必須計算導通損耗。在實際情況下，MOS管并不是理想的器件，因為在導電過程中會有電能損耗，這稱之為導通損耗。
MOS管在"導通"時就像一個可變電阻，由器件的RDS（ON）所確定，并隨溫度而顯著變化。器件的功率耗損可由Iload2×RDS（ON）計算，由于導通電阻隨溫度變化，因此功率耗損也會隨之按比例變化。
對MOS管施加的電壓VGS越高，RDS（ON）就會越小；反之RDS（ON）就會越高。對系統設計人員來說，這就是取決于系統電壓而需要折中權衡的地方。
對便攜式設計來說，采用較低的電壓比較容易（較為普遍），而對于工業設計，可采用較高的電壓。注意RDS（ON）電阻會隨著電流輕微上升。關于RDS（ON）電阻的各種電氣參數變化可在制造商提供的技術資料表中查到。
技術對器件的特性有著重大影響，因為有些技術在提高最大VDS時往往會使RDS（ON）增大。
對于這樣的技術，如果打算降低VDS和RDS（ON），那么就得增加晶片尺寸，從而增加與之配套的封裝尺寸及相關的開發成本。業界現有好幾種試圖控制晶片尺寸增加的技術，其中最主要的是溝道和電荷平衡技術。
在溝道技術中，晶片中嵌入了一個深溝，通常是為低電壓預留的，用于降低導通電阻RDS（ON）。為了減少最大VDS對RDS（ON）的影響，開發過程中采用了外延生長柱/蝕刻柱工藝。
半導體開發了稱為SupeRFET的技術，針對RDS（ON）的降低而增加了額外的制造步驟。這種對RDS（ON）的關注十分重要，因為當標準MOSFET的擊穿電壓升高時，RDS（ON）會隨之呈指數級增加，并且導致晶片尺寸增大。
SuperFET工藝將RDS（ON）與晶片尺寸間的指數關系變成了線性關系。這樣，SuperFET器件便可在小晶片尺寸，甚至在擊穿電壓達到600V的情況下，實現理想的低RDS（ON）。結果是晶片尺寸可減小達35%.而對于最終用戶來說，這意味著封裝尺寸的大幅減小。
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