功率MOSFET管選擇注意事項
功率MOSFET具有導通電阻低、負載電流大的優點,因而非常適合用作開關電源(switch-mode power supplies,SMPS)的整流組件,不過,在選用MOSFET時有一些注意事項。
功率MOSFET和雙極型晶體管不同,它的柵極電容比較大,在導通之前要先對該電容充電,當電容電壓超過閾值電壓(VGS-TH)時MOSFET才開始導通。因此,柵極驅動器的負載能力必須足夠大,以保證在系統要求的時間內完成對等效柵極電容(CEI)的充電。
在計算柵極驅動電流時,最常犯的一個錯誤就是將MOSFET的輸入電容(CISS)和CEI混為一談,於是會使用下面這個公式去計算峰值柵極電流。
I = C(dv/dt)
實際上,CEI的值比CISS高很多,必須要根據MOSFET生產商提供的柵極電荷(QG)指標計算。
QG是MOSFET柵極電容的一部分,計算公式如下:
QG = QGS + QGD + QOD
其中:
QG--總的柵極電荷
QGS--柵極-源極電荷
QGD--柵極-漏極電荷(Miller)
QOD--Miller電容充滿后的過充電荷
典型的MOSFET曲線如圖1所示,很多MOSFET廠商都提供這種曲線。可以看到,為了保證MOSFET導通,用來對CGS充電的VGS要比額定值高一些,而且CGS也要比VTH高。柵極電荷除以VGS等於CEI,柵極電荷除以導通時間等於所需的驅動電流(在規定的時間內導通)。
用公式表示如下:
QG = (CEI)(VGS)
IG = QG/t導通
其中:
● QG 總柵極電荷,定義同上。
● CEI 等效柵極電容
● VGS 刪-源極間電壓
● IG 使MOSFET在規定時間內導通所需柵極驅動電流
圖1
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