為具體應(yīng)用恰當(dāng)?shù)倪x擇MOSFET的技巧
鑒于MOSFET技術(shù)的成熟,為設(shè)計(jì)選擇一款MOSFET表面上看是十分簡單的事情。雖然工程師都熟諳MOSFET數(shù)據(jù)手冊上的品質(zhì)因數(shù),但為了選擇出合適的MOSFET,工程師必需利用自己的專業(yè)知識對各個具體應(yīng)用的不同規(guī)格進(jìn)行全面仔細(xì)的考慮。例如,對于服務(wù)器電源中的負(fù)載開關(guān)這類應(yīng)用,由于MOSFET基本上一直都是處于導(dǎo)通狀態(tài),故MOSFET的開關(guān)特性無關(guān)緊要,而導(dǎo)通阻抗(RDS(ON))卻可能是這種應(yīng)用的關(guān)鍵品質(zhì)因數(shù)。然而,仍然有一些應(yīng)用,比如開關(guān)電源,把MOSFET用作有源開關(guān),因此工程師必須*估其它的MOSFET性能參數(shù)。下面讓我們考慮一些應(yīng)用及其MOSFET規(guī)格參數(shù)的優(yōu)先順序。
MOSFET最常見的應(yīng)用可能是電源中的開關(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(shè)備等應(yīng)用一般都配置有多個并行電源,以支持N+1 冗余與持續(xù)工作 (圖 1)。各并行電源平均分擔(dān)負(fù)載,確保系統(tǒng)即使在一個電源出現(xiàn)故障的情況下仍然能夠繼續(xù)工作。不過,這種架構(gòu)還需要一種方法把并行電源的輸出連接在一起,并保證某個電源的故障不會影響到其它的電源。在每個電源的輸出端,有一個功率MOSFET可以讓眾電源分擔(dān)負(fù)載,同時各電源又彼此隔離 。起這種作用的MOSFET 被稱為ORingFET,因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上是以 OR 邏輯來連接多個電源的輸出。
用于針對N+1冗余拓?fù)涞牟⑿须娫纯刂频腗OSFET
圖1:用于針對N+1冗余拓?fù)涞牟⑿须娫纯刂频腗OSFET。
在ORing FET應(yīng)用中,MOSFET的作用是開關(guān)器件,但是由于服務(wù)器類應(yīng)用中電源不間斷工作,這個開關(guān)實(shí)際上始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。其開關(guān)功能只發(fā)揮在啟動和關(guān)斷,以及電源出現(xiàn)故障之時 。
相比從事以開關(guān)為核心應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員,ORing FET應(yīng)用設(shè)計(jì)人員顯然必需關(guān)注MOSFET的不同特性。以服務(wù)器為例,在正常工作期間,MOSFET只相當(dāng)于一個導(dǎo)體。因此,ORing FET應(yīng)用設(shè)計(jì)人員最關(guān)心的是最小傳導(dǎo)損耗。
低RDS(ON) 可把BOM及PCB尺寸降至最小
一般而言,MOSFET 制造商采用RDS(ON) 參數(shù)來定義導(dǎo)通阻抗;對ORing FET應(yīng)用來說,RDS(ON) 也是最重要的器件特性。數(shù)據(jù)手冊定義RDS(ON) 與柵極 (或驅(qū)動) 電壓 VGS 以及流經(jīng)開關(guān)的電流有關(guān),但對于充分的柵極驅(qū)動,RDS(ON) 是一個相對靜態(tài)參數(shù)。例如,飛兆半導(dǎo)體 FDMS7650 的數(shù)據(jù)手冊規(guī)定,對于10V 的柵極驅(qū)動,最大RDS(ON) 為0.99 mΩ。
若設(shè)計(jì)人員試圖開發(fā)尺寸最小、成本最低的電源,低導(dǎo)通阻抗更是加倍的重要。在電源設(shè)計(jì)中,每個電源常常需要多個ORing MOSFET并行工作,需要多個器件來把電流傳送給負(fù)載。在許多情況下,設(shè)計(jì)人員必須并聯(lián)MOSFET,以有效降低RDS(ON)。
需謹(jǐn)記,在 DC 電路中,并聯(lián)電阻性負(fù)載的等效阻抗小于每個負(fù)載單獨(dú)的阻抗值。比如,兩個并聯(lián)的2Ω 電阻相當(dāng)于一個1Ω的電阻 。因此,一般來說,一個低RDS(ON) 值的MOSFET,具備大額定電流,就可以讓設(shè)計(jì)人員把電源中所用MOSFET的數(shù)目減至最少。
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