為具體應用恰當?shù)倪x擇MOSFET的技巧
鑒于MOSFET技術的成熟,為設計選擇一款MOSFET表面上看是十分簡單的事情。雖然工程師都熟諳MOSFET數(shù)據(jù)手冊上的品質(zhì)因數(shù),但為了選擇出合適的MOSFET,工程師必需利用自己的專業(yè)知識對各個具體應用的不同規(guī)格進行全面仔細的考慮。例如,對于服務器電源中的負載開關這類應用,由于MOSFET基本上一直都是處于導通狀態(tài),故MOSFET的開關特性無關緊要,而導通阻抗(RDS(ON))卻可能是這種應用的關鍵品質(zhì)因數(shù)。然而,仍然有一些應用,比如開關電源,把MOSFET用作有源開關,因此工程師必須*估其它的MOSFET性能參數(shù)。下面讓我們考慮一些應用及其MOSFET規(guī)格參數(shù)的優(yōu)先順序。
MOSFET最常見的應用可能是電源中的開關元件,此外,它們對電源輸出也大有裨益。服務器和通信設備等應用一般都配置有多個并行電源,以支持N+1 冗余與持續(xù)工作 (圖 1)。各并行電源平均分擔負載,確保系統(tǒng)即使在一個電源出現(xiàn)故障的情況下仍然能夠繼續(xù)工作。不過,這種架構還需要一種方法把并行電源的輸出連接在一起,并保證某個電源的故障不會影響到其它的電源。在每個電源的輸出端,有一個功率MOSFET可以讓眾電源分擔負載,同時各電源又彼此隔離 。起這種作用的MOSFET 被稱為ORingFET,因為它們本質(zhì)上是以 OR 邏輯來連接多個電源的輸出。
用于針對N+1冗余拓撲的并行電源控制的MOSFET
圖1:用于針對N+1冗余拓撲的并行電源控制的MOSFET。
在ORing FET應用中,MOSFET的作用是開關器件,但是由于服務器類應用中電源不間斷工作,這個開關實際上始終處于導通狀態(tài)。其開關功能只發(fā)揮在啟動和關斷,以及電源出現(xiàn)故障之時 。
相比從事以開關為核心應用的設計人員,ORing FET應用設計人員顯然必需關注MOSFET的不同特性。以服務器為例,在正常工作期間,MOSFET只相當于一個導體。因此,ORing FET應用設計人員最關心的是最小傳導損耗。
低RDS(ON) 可把BOM及PCB尺寸降至最小
一般而言,MOSFET 制造商采用RDS(ON) 參數(shù)來定義導通阻抗;對ORing FET應用來說,RDS(ON) 也是最重要的器件特性。數(shù)據(jù)手冊定義RDS(ON) 與柵極 (或驅(qū)動) 電壓 VGS 以及流經(jīng)開關的電流有關,但對于充分的柵極驅(qū)動,RDS(ON) 是一個相對靜態(tài)參數(shù)。例如,飛兆半導體 FDMS7650 的數(shù)據(jù)手冊規(guī)定,對于10V 的柵極驅(qū)動,最大RDS(ON) 為0.99 mΩ。
若設計人員試圖開發(fā)尺寸最小、成本最低的電源,低導通阻抗更是加倍的重要。在電源設計中,每個電源常常需要多個ORing MOSFET并行工作,需要多個器件來把電流傳送給負載。在許多情況下,設計人員必須并聯(lián)MOSFET,以有效降低RDS(ON)。
需謹記,在 DC 電路中,并聯(lián)電阻性負載的等效阻抗小于每個負載單獨的阻抗值。比如,兩個并聯(lián)的2Ω 電阻相當于一個1Ω的電阻 。因此,一般來說,一個低RDS(ON) 值的MOSFET,具備大額定電流,就可以讓設計人員把電源中所用MOSFET的數(shù)目減至最少。
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