高边和低边MOSFET(或低边续流二极管)该如何选型?

日期:2024-05-30 分类:产品知识 浏览:424 来源:


高边和低边MOSFET(或低边续流二极管)该如何选型?

  功率MOSFET的选型

  本节要讨论的问题是,非同步或同步降压型开关控制器电源电路中,高边和低边MOSFET(或低边续流二极管)该如何选型?

  非同步或同步降压电路中使用的功率开关元件,除了少数器件使用三极管和P-MOSFET外,多数都使用N-MOSFET。功率MOSFET重要的五个参数是,击穿电压VBR(DSS)(漏极-源极之间的耐压)、最大漏极-源极电流IDS(MAX)或连续漏极电流ID、导通电阻RDS(ON)、阈值电压VGS(TH)和反向传输电容CRSS。

  当功率MOSFET应用在降压电路时,其参数需要满足以下条件:

  1、击穿电压值VBR(DSS):必须大于最大输入电压VIN(MAX),而且留出一定的裕量来应对因寄生电感等导致的输入电压尖峰,通常可取功率MOSFET耐压值为最大输入电压VIN(MAX)的1.3 – 1.5倍。

  2、连续漏极电流ID:(在CCM模式下)高边开关管MOSFET的过流能力IDS(MAX)至少需要大于等于其上平均电流D*Iout(公式(3.232))或有效电流 √(D×(I_OUT^2+(?I_L^2)/12) ) (公式(3.236));低边开关管MOSFET的过流能力至少需要大于等于其上平均电流(1-D)*Iout(公式(3.239))或 √((1-D)×(I_OUT^2+(?I_L^2)/12) ) (公式(3.240))。更加严格的高边和低边开关管MOSFET过流能力选择,可以选择大于等于电感上的峰值电流(Iout+(1/2)*ΔIL)。

  3、导通电阻RDS(ON):降压电路在CCM模式下高边和低边开关管MOSFET的导通损耗计算公式分别为

  P_(SW-H,COND,AVG,TSW) = I_OUT^2 × R_(DS(ON)-H) × D

  P_(SW-L,COND,AVG,TSW) = I_OU^2 × R_(DS(ON)-L) × (1-D)

  可见,为了实现更高的转换效率,高边和低边开关管MOSFET导通电阻RDS(ON)参数越小越好。

  所以,为了实现目标转换效率(通常,目标转换效率是“设计需求”中需要明确的参数之一),在要求总损耗功率为定值,进而分配的导通损耗为定值的情况下,高边和低边开关管MOSFET导通电阻RDS(ON)可取的最大值分别如下:
  这就是在BUCK电路设计中进行功率MOSFET选型时其导通电阻RDS(ON)这个参数的选择依据。





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