為具體應用恰當?shù)倪x擇MOSFET的技巧
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除了RDS(ON)之外，在MOSFET的選擇過程中還有幾個MOSFET參數(shù)也對電源設計人員非常重要。許多情況下，設計人員應該密切關注數(shù)據(jù)手冊上的安全工作區(qū)(SOA)曲線，該曲線同時描述了漏極電流和漏源電壓的關系?；旧?，SOA定義了MOSFET能夠安全工作的電源電壓和電流。在 ORing FET應用中，首要問題是：在完全導通狀態(tài)下FET的電流傳送能力。實際上無需SOA曲線也可以獲得漏極電流值。再以FDMS7650為例，該器件的額定電流為36A，故非常適用于服務器應用中所采用的典型DC-DC電源。
若設計是實現(xiàn)熱插拔功能，SOA曲線也許更能發(fā)揮作用。在這種情況下，MOSFET需要部分導通工作。SOA曲線定義了不同脈沖期間的電流和電壓限值。
注意剛剛提到的額定電流，這也是值得考慮的熱參數(shù)，因為始終導通的MOSFET很容易發(fā)熱。另外，日漸升高的結(jié)溫也會導致RDS(ON)的增加。MOSFET數(shù)據(jù)手冊規(guī)定了熱阻抗參數(shù)，其定義為MOSFET封裝的半導體結(jié)散熱能力。RθJC的最簡單的定義是結(jié)到管殼的熱阻抗。細言之，在實際測量中其代表從器件結(jié)(對于一個垂直MOSFET，即裸片的上表面附近)到封裝外表面的熱阻抗，在數(shù)據(jù)手冊中有描述。若采用PowerQFN封裝，管殼定義為這個大漏極片的中心。因此，RθJC 定義了裸片與封裝系統(tǒng)的熱效應。RθJA 定義了從裸片表面到周圍環(huán)境的熱阻抗，而且一般通過一個腳注來標明與PCB設計的關系，包括鍍銅的層數(shù)和厚度。
總而言之，RθJC在電源設計團隊的控制范圍以外，因為它是由所采用的器件封裝技術(shù)決定。先進的熱性能增強型封裝，比如飛兆半導體的Power 56，其RθJC 規(guī)格在1 和 2 oC/W之間，F(xiàn)DMS7650 的規(guī)格為 1.2 oC/W。設計團隊可以通過PCB設計來改變 RθJA 。最終，一個穩(wěn)健的熱設計有助于提高系統(tǒng)可靠性， 延長系統(tǒng)平均無故障時間(MTBF)。
開關電源中的MOSFET
現(xiàn)在讓我們考慮開關電源應用，以及這種應用如何需要從一個不同的角度來審視數(shù)據(jù)手冊。從定義上而言，這種應用需要MOSFET定期導通和關斷。同時，有數(shù)十種拓撲可用于開關電源，這里考慮一個簡單的例子。DC-DC電源中常用的基本降壓轉(zhuǎn)換器依賴兩個MOSFET來執(zhí)行開關功能(圖 2)，這些開關交替在電感里存儲能量，然后把能量釋放給負載。目前，設計人員常常選擇數(shù)百kHz乃至1 MHz以上的頻率，因為頻率越高，磁性元件可以更小更輕。
用于開關電源應用的MOSFET對
圖2：用于開關電源應用的MOSFET對。（DC-DC控制器）
顯然，電源設計相當復雜，而且也沒有一個簡單的公式可用于MOSFET的*估。但我們不妨考慮一些關鍵的參數(shù)，以及這些參數(shù)為什么至關重要。傳統(tǒng)上，許多電源設計人員都采用一個綜合品質(zhì)因數(shù)(柵極電荷QG ×導通阻抗RDS(ON))來*估MOSFET或?qū)χM行等級劃分。
柵極電荷和導通阻抗之所以重要，是因為二者都對電源的效率有直接的影響。對效率有影響的損耗主要分為兩種形式--傳導損耗和開關損耗。
柵極電荷是產(chǎn)生開關損耗的主要原因。柵極電荷單位為納庫侖(nc)，是MOSFET柵極充電放電所需的能量。柵極電荷和導通阻抗RDS(ON) 在半導體設計和制造工藝中相互關聯(lián)，一般來說，器件的柵極電荷值較低，其導通阻抗參數(shù)就稍高。
開關電源中第二重要的MOSFET參數(shù)包括輸出電容、閾值電壓、柵極阻抗和雪崩能量。
某些特殊的拓撲也會改變不同MOSFET參數(shù)的相關品質(zhì)，例如，可以把傳統(tǒng)的同步降壓轉(zhuǎn)換器與諧振轉(zhuǎn)換器做比較。諧振轉(zhuǎn)換器只在VDS (漏源電壓)或ID (漏極電流)過零時才進行MOSFET開關，從而可把開關損耗降至最低。這些技術(shù)被成為軟開關或零電壓開關(ZVS)或零電流開關(ZCS)技術(shù)。由于開關損耗被最小化，RDS(ON) 在這類拓撲中顯得更加重要。
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