MOSFET器件選型,你需要掌握的3大法則!

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面的因素，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，下面這篇文章總結了MOSFET器件選型的3大法則，相信看完你會大有收穫。

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，在系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系統的參考地，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、臺式機和伺服器等使用的給CPU和系統散熱的風扇，印表機進紙系統電機驅動，吸塵器、空氣淨化器、電風扇等白家電的電機控制電路。這些系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）通信系統48V輸入系統的熱插撥MOSFET放在高端，可以使用P溝道，也可以使用N溝道。

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

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，除了考慮系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制、環境是否封閉等因素，基本原則就是在保證功率MOSFET的溫升和系統效率的前提下，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制，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、電動汽車電機控制器、通信系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。

如果不能採用多溝道並聯，除了選取性能更優異的功率MOSFET，另外可以採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；在一些通信系統的電源中，採用DFN8*8的新型封裝。

（2）系統的尺寸限制

有些電子系統受制於PCB的尺寸和內部的高度，如通信系統的模塊電源由於高度的限制通常採用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制，裝配時TO220封裝的功率MOSFET溝道腳直接插到根部，由於高度的限制不能使用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，由於尺寸限制極為苛刻，現在大多使用晶片級的CSP封裝，儘可能提高散熱性能同時縮小尺寸。

（3）成本控制

早期很多電子系統使用插件封裝，這幾年由於人工成本增加，很多公司開始改用貼片封裝，雖然貼片的焊接成本比插件高，但是貼片焊接的自動化程度高，總體成本仍然可以控制在合理的範圍。在臺式機的主板和板卡等一些對成本極其敏感的應用中，通常採用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，綜合考慮上面因素選取適合的方案。

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，工程師儘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、系統的效率偏低，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？這裡介紹一個方法給大家：

功耗分配法

當設計一個電源系統的時候，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，計算系統的最大損耗。

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

如果功率迴路有電流取樣電阻，則計算電流取樣電阻的功耗。總損耗減去上面的這些損耗，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標註有確定的測試條件，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。

本文轉載自：電子發燒友網

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