MOS管最大持續電流如何確定與計算？詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-08-19
MOS管最大持續電流=MOS耐電壓/MOS內阻值。
該額定電流應為負載在所有條件下可承受的最大電流。與電壓情況類似，即使系統產生尖峰電流，也要確保所選的MOS晶體管能夠承受此額定電流。
考慮的兩個當前條件是連續模式和脈沖尖峰。在連續導通模式下，MOS晶體管處于穩定狀態，此時電流繼續流經器件。
脈沖尖峰是其中大量浪涌（或尖峰電流）流過設備的脈沖尖峰。確定了這些條件下的最大電流后，只需選擇可承受該最大電流的設備即可。
選擇額定電流后，還必須計算傳導損耗。在實際情況下，MOS晶體管不是理想的器件，因為在傳導過程中會損失電能，這稱為傳導損耗。
1. 是用N溝道還是P溝道 。選擇好MOS管器件的第一步是決定采用N溝道還是P溝道MOS管。
在典型的功率應用中，當一個MOS管接地，而負載連接到干線電壓上時，該MOS管就構成了低壓側開關。在低壓側開關中，應采用N溝道MOS管，這是出于對關閉或導通器件所需電壓的考慮。
當MOS管連接到總線及負載接地時，就要用高壓側開關。通常會在這個拓撲中采用P溝道MOS管，這也是出于對電壓驅動的考慮。確定所需的額定電壓，或者器件所能承受的最大電壓。額定電壓越大，器件的成本就越高。
根據實踐經驗，額定電壓應當大于干線電壓或總線電壓。這樣才能提供足夠的保護，使MOS管不會失效。
就選擇MOS管而言，必須確定漏極至源 極間可能承受的最大電壓，即最大VDS。知道MOS管能承受的最大電壓會隨溫度而變化這點十分重要。
我們須在整個工作溫度范圍內測試電壓的變化范圍。額定電壓必須有足夠的余量覆蓋這個變化范圍，確保電路不會失效。需要考慮的其他安全因素包括由開關電子設備（如電機或變壓器）誘發的電壓瞬變。
不同應用的額定 電壓也有所不同；通常，便攜式設備為20V、FPGA電源為20～30V、85～220VAC應用為450～600V。
2. 確定MOS管的額定電流。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，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。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。
3. 選擇MOS管的下一步是系統的散熱要求。須考慮兩種不同的情況，即最壞情況和真實情況。
建議采用針對最壞情況的計算結果，因為這個結果提供更大的安全余量，能確保系統不會失效。
在MOS管的資料表上還有一些需要注意的測量數據；器件的結溫等于最大環境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積（結溫=最大環境溫度+［熱阻×功率耗散］）。
根據這個式子可解出系統的最大功率耗散，即按定義相等于I2×RDS（ON）。我們已將要通過器件的最大電流，可以計算出不同溫度下的RDS（ON）。
另外，還要做好電路板 及其MOS管的散熱。雪崩擊穿是指半導體器件上的反向電壓超過最大值，并形成強電場使器件內電流增加。
晶片尺寸的增加會提高抗雪崩能力，最終提高器件的穩健性。因此選擇更大的封裝件可以有效防止雪崩。
4. 選擇MOS管的最后一步是決定MOS管的開關性能。影響開關性能的參數有很多，但最重要的是柵極/漏極、柵極/ 源極及漏極/源極電容。
這些電容會在器件中產生開關損耗，因為在每次開關時都要對它們充電。MOS管的開關速度因此被降低，器件效率也下降。
為計算開關過 程中器件的總損耗，要計算開通過程中的損耗（Eon）和關閉過程中的損壞（Eoff）。
MOSFET開關的總功率可用如下方程表達：Psw= （Eon+Eoff）×開關頻率。而柵極電荷（Qgd）對開關性能的影響最大。
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