俗話說“人無遠慮必有近憂”。對於電子設計工程師
，在項目開始之前、器件選型之初，就要做好充分考慮，選擇最適合自己需要的器件，才能保證項目的成功。

 

 

功率MOSFET恐怕是工程師們最常用的器件之一了，但你知道嗎
？關於MOSFET的器件選型要考慮各方麵的因素
，小到選N型還是P型、封裝類型
；大到MOSFET的耐壓、導通電阻等，不同的應用需求千變萬化，下麵這篇文章總結了MOSFET器件選型的3大法則，相信看完你會大有收獲。

 

1、功率MOSFET選型第一步：P溝道還是N溝道？

 

功率MOSFET有兩種類型：N溝道和P溝道
，在係統設計的過程中選擇N溝道還是P溝道

，要針對實際的應用具體來選擇。N溝道MOSFET選擇的型號多，成本低

；P溝道MOSFET選擇的型號較少
，成本高。

 

如果功率MOSFET的S極連接端的電壓不是係統的參考地
，N溝道就需要浮地驅動

、變壓器驅動或自舉驅動，驅動電路複雜
；P溝道可以直接驅動，驅動簡單。

 

需要考慮N溝道和P溝道的應用主要是：

 

（1）筆記本電腦、台式機和服務器等使用的給CPU和係統散熱的風扇，打印機進紙係統電機驅動，吸塵器
、空氣淨化器
、電風扇等白家電的電機控製電路。這些係統使用全橋電路結構，每個橋臂可以使用P溝道或者N溝道。

 

（2）通信係統48V輸入係統的熱插撥MOSFET放在高端
，可以使用P溝道，也可以使用N溝道。

 

（3）筆記本電腦輸入回路串聯的
、起防反接和負載開關作用的兩個背靠背的功率MOSFET。使用N溝道需要控製芯片內部集成驅動的充電泵，使用P溝道可以直接驅動。

 

2、選取封裝類型

 

功率MOSFET的溝道類型確定後，第二步就要確定封裝，封裝選取原則有：

 

（1）溫升和熱設計是選取封裝最基本的要求

 

不同的封裝尺寸具有不同的熱阻和耗散功率
，除了考慮係統的散熱條件和環境溫度
，如是否有風冷、散熱器的形狀和大小限製、環境是否封閉等因素，基本原則就是在保證功率MOSFET的溫升和係統效率的前提下，選取參數和封裝更通用的功率MOSFET。

 

有時候由於其他條件的限製
，需要使用多個MOSFET並聯的方式來解決散熱的問題


，如在PFC應用
、電動汽車電機控製器、通信係統的模塊電源次級同步整流等應用中，都會選取多溝道並聯的方式。

 

如果不能采用多溝道並聯，除了選取性能更優異的功率MOSFET，另外可以采用更大尺寸的封裝或新型封裝，例如在一些AC/DC電源中將TO220改成TO247封裝
；在一些通信係統的電源中，采用DFN8*8的新型封裝。

 

（2）係統的尺寸限製

 

有些電子係統受製於PCB的尺寸和內部的高度
，如通信係統的模塊電源由於高度的限製通常采用DFN5*6和DFN3*3的封裝；在有些ACDC的電源中
，由於使用超薄設計或由於外殼的限製
，裝配時TO220封裝的功率MOSFET溝道腳直接插到根部，由於高度的限製不能使用TO247的封裝。

 

有些超薄設計直接將器件溝道腳折彎平放，這種設計生產工序會變複雜。

 

在大容量的鋰電池保護板中，由於尺寸限製極為苛刻
，現在大多使用芯片級的CSP封裝
，盡可能提高散熱性能同時縮小尺寸。

 

（3）成本控製

 

早(zao)期(qi)很(hen)多(duo)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)使(shi)用(yong)插(cha)件(jian)封(feng)裝(zhuang)，這(zhe)幾(ji)年(nian)由(you)於(yu)人(ren)工(gong)成(cheng)本(ben)增(zeng)加(jia)，很(hen)多(duo)公(gong)司(si)開(kai)始(shi)改(gai)用(yong)貼(tie)片(pian)封(feng)裝(zhuang)
，雖(sui)然(ran)貼(tie)片(pian)的(de)焊(han)接(jie)成(cheng)本(ben)比(bi)插(cha)件(jian)高(gao)，但(dan)是(shi)貼(tie)片(pian)焊(han)接(jie)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)高(gao)，總(zong)體(ti)成(cheng)本(ben)仍(reng)然(ran)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)在(zai)合(he)理(li)的(de)範(fan)圍(wei)。在(zai)台(tai)式(shi)機(ji)的(de)主(zhu)板(ban)和(he)板(ban)卡(ka)等(deng)一(yi)些(xie)對(dui)成(cheng)本(ben)極(ji)其(qi)敏(min)感(gan)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)DPAK封裝的功率MOSFET。

 

因此在選擇功率MOSFET的封裝時，要結合產品的特點
，綜合考慮上麵因素選取適合的方案。

 

3

、選取導通電阻RDSON，注意：不是電流

 

很多時候工程師關心RDSON，是因為RDSON和導通損耗直接相關。RDSON越小，功率MOSFET的導通損耗越小；效率越高
、溫升越低。

 

同樣的，工程師盡可能沿用以前項目中或物料庫中現有的元件，對於RDSON的真正選取方法並沒有太多的考慮。當選用的功率MOSFET的溫升太低，出於成本的考慮，會改用RDSON大一些的元件；當功率MOSFET的溫升太高、係統的效率偏低，就會改用RDSON小一些的元件，或通過優化外部的驅動電路

，改進散熱的方式等來進行調整。

 

如果是一個全新的項目

，沒有以前的項目可循，那麼如何選取功率MOSFET的RDSON
？這裏介紹一個方法給大家：

 

功耗分配法

 

當設計一個電源係統的時候，已知條件有：輸入電壓範圍、輸出電壓/輸出電流、效率
、工作頻率和驅動電壓，當然還有其他的技術指標，但和功率MOSFET相關的主要是這些參數。步驟如下：

 

（1）根據輸入電壓範圍、輸出電壓/輸出電流和效率，計算係統的最大損耗。

 

（2）對功率回路的雜散損耗、非功率回路元件的靜態損耗、IC的靜態損耗以及驅動損耗做大致的估算
，經驗值可以占總損耗的10%～15%。

 

如果功率回路有電流取樣電阻，則計算電流取樣電阻的功耗。總損耗減去上麵的這些損耗，剩下部分就是功率器件
、變壓器或電感的功率損耗。

 

將剩下的功率損耗按一定的比例分配到功率器件和變壓器或電感中，不確定的話，按元件數目平均分配，這樣就得到每個MOSFET的功率損耗。

 

（3）將MOSFET的功率損耗
，按一定的比例分配給開關損耗和導通損耗，不確定的話
，平均分配開關損耗和導通損耗。

 

（4）通過MOSFET導通損耗和流過的有效值電流
，計算最大允許的導通電阻
，這個電阻是MOSFET在最高工作結溫的RDSON。

 

數據表中功率MOSFET的RDSON標注有確定的測試條件，在不同的既定條件下具有不同的值，測試的溫度為：TJ=25℃，RDSON具有正溫度係數，因此根據MOSFET最高的工作結溫和RDSON溫度係數
，由上述RDSON計算值，得到25℃溫度下對應的RDSON。

 

（5）通過25℃的RDSON來選取型號合適的功率MOSFET，根據MOSFET的RDSON實際參數
，向下或向上修整。

 

通過以上步驟
，就可以初步選定功率MOSFET的型號和RDSON參數。