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銳駿ruichips半導(dǎo)體MOS應(yīng)用介紹_銳駿一級代理商_聚泉鑫
SGT MOS-中低壓MOS管特點 :
銳駿中低壓MOSFET目前都是SGT(屏蔽柵極槽/分離柵極槽)工藝,
如圖1所示.
SGT垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的設(shè)計,可以獲得降低Rsp和減小Cgd的作用.
SGT的深溝槽可以獲得近似板場結(jié)構(gòu)的作用，二維橫向耗盡外延層，從而可以將三角形電場分布調(diào)整成近似矩形分布(圖2),從而可以在較高外延層摻雜濃度下還可以保證較高的擊穿電壓，降低Rdson;
同時可以通過工藝調(diào)整獲得低Ciss和Coss，進(jìn)一步降低開關(guān)損耗.
同時內(nèi)部自帶的RC吸收電路(圖3所示)，可以進(jìn)一步緩解管子關(guān)斷時 Vds上的應(yīng)力和振蕩頻率;
由于快充基本都是采用QR模式,副邊管子都是工作在零電壓開通和接近0電流關(guān)斷, 同時由于不同的設(shè)計，管子驅(qū)動電壓可能會有所要求(最低Vgs=4.5V);所以對管子開啟電壓Vth, 內(nèi)阻Rdson 和小Cgd/Cgs有要求.
1.1 額定電壓
VDSS:漏極(D)與源極(S)之間所能施加的最大電壓值。
VGSS :柵極(G)與源極(S)之間所能施加的最大電壓值。
1.2 額定電流
ID(DC):漏極允許通過的最大直流電流值
此值受到導(dǎo)通阻抗、封裝和內(nèi)部連線等的制約
TC =25℃ (假定封裝緊貼無限大散熱板) lD(Pulse) :漏極允許通過的最大脈沖電流值
此值還受到脈沖寬度和占空比等的制約
1.3 額定功耗
PT：芯片所能承受的最大功耗，其測定條件有以下兩種：
①TC=25°C的條件…緊接無限大放熱板，封裝
C: Case的簡寫 背面溫度為25°C (圖1)
②TA=25°C的條件.…直立安裝不接散熱板
A: Ambient的簡寫 環(huán)境溫度為25°C(圖2)
1.4 額定溫度
Tch：MOSFET的溝道的上限溫度：一般Tch≤150°C (例)
Tstg：MOSFET器件本身或者使用了MOSFET的產(chǎn)品，其保存溫度范圍為：最低-55°C，最高150°C(例)
1.5 熱阻
表示熱傳導(dǎo)的難易程度。熱阻值越小，散熱性能越好。如果使用手冊上沒有注明熱阻值時，可根據(jù)額定功耗PT及Tch將其算出。
①溝道/封裝之間的熱阻 (有散熱板的條件)
②熱阻Rth的計算
例1：計算MOS溝道 /封裝之間的熱阻
MOS的額定功耗PT（TC= 25°C)
PT=[ 100 ](W)
因此
例2 :計算MOS溝道/環(huán)境之間的熱阻
③溝道溫度Tch的計算，利用熱阻抗計算溝道溫度
有散熱板的情況下：
直立安裝無散熱板的情況下：
1.6 安全動作區(qū)SOA
SOA = Safe Operating Area
或 AOS = Area of Safe Operating
①正偏壓時的安全動作區(qū)
1.7 抗雪崩能力保證
對馬達(dá)、線圈等電感性負(fù)載進(jìn)行開關(guān)動作時，關(guān)斷的瞬間會有感生電動勢產(chǎn)生。
①電路比較
(1)以往產(chǎn)品(無抗雪崩保證)的電路必須有吸收電路以保證瞬間峰值電壓不會超過VDSS。
(2)有抗雪崩能力保證的產(chǎn)品，MOSFET自身可以吸收瞬間峰值電壓而無需附加吸收電路。
②實際應(yīng)用例
額定電壓VDSS為600V的MOSFET的雪崩波形(開關(guān)電源)
③抗雪崩能力保證定義
單發(fā)雪崩電流IAS：下圖中的峰值漏極電流
單發(fā)雪崩能量EAS：一次性雪崩期間所能承受的能量，以Tch≤150°C為極限
連續(xù)雪崩能量EAR：所能承受的反復(fù)出現(xiàn)的雪崩能量，以Tch≤150°C為極限
MOS選型計算
MOS管選型需要滿足幾個要求：
1.足夠的漏-源電壓VDS
2.足夠的漏極電流ID
3.快速開關(guān)的能力和開通，關(guān)斷延時
4.低的導(dǎo)通電阻Rds(on)
例：如圖，假設(shè)該電路輸出功率為850W，負(fù)載8Ω，MOS管如何選型？
1.Vds電壓是多少？
根椐P=U*U/R得出輸出的平均電壓U=82V,這是平均值，需要化成峰值電壓Uo=1.41421*U=116V 又因為電源利用率為85%,所以Vp=Uo/85%=136V ,Vn=136V.所以Vds要大于136*2=272V
2. ID如何計算
根椐P=I*I*R,得出 I=10.3A
所以MOS管的選型選應(yīng)Vds>272V,ID>10.3A
選MOS管主要指標(biāo)如下：
基本滿足要求
1.漏-源電壓VDS=300V
2.漏極電流ID=34A （大概為持續(xù)電流10—30%）
3.上升電間ton=140ns
4.關(guān)斷時間toff=120ns
5.電阻RDS(on)=0.056Ω
6.柵極電荷Qg=77nc
MOS管驅(qū)動如何選擇
可以通過計算得到MOS管在一個完整開關(guān)周期內(nèi)所需的功率Pg 計算公式為：
Pg=Vgs*Qg*fsw 其中Vgs柵極驅(qū)動電壓，fsw開關(guān)頻率
假如MOS的柵極驅(qū)動電壓12V,開關(guān)頻率為200KHZ時消耗的功率為：
Pg=12*77*10-9*200*103=0.1848W
驅(qū)動需要提供的平均電流為：I=Pg/Vgs=15.4mA
根椐經(jīng)驗MOS管開通和關(guān)斷電間約為200ns,因此可以反推出驅(qū)動需要的提供瞬間電流為：Imax=Qg/t=77nc/200ns=385mA
所以MOS管驅(qū)動需要提供電流大于385mA,因為是高壓MOS，需要提供浮動的柵極的驅(qū)動
第二部分MOS產(chǎn)品上的應(yīng)用
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