好文共賞|如何選擇線性穩(wěn)壓電路的MOSFET-KIA MOS管

MOSFET之線性穩(wěn)壓電路

選擇線性穩(wěn)壓電路的金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET,(Metal-Oxide- SemiconductorField-Effect Transistor)有許多的重要考慮，本文將簡介使用MOSFET之線性穩(wěn)壓電路、計算線性穩(wěn)壓電路中MOSFET的消耗功率，并從MOSFET規(guī)格表中找出最小所需之閘極-源極電壓，以及計算MOSFET最大所需導(dǎo)通電阻值與MOSFET內(nèi)部半導(dǎo)體接面溫度，并有設(shè)計實例做為參考。

使用MOSFET之線性穩(wěn)壓電路簡介

MOSFET，線性穩(wěn)壓電路

“Vout”為額定輸出電壓、“Vin”為額定輸入電壓、“Iout”為額定輸出電流、“Vgate為從控制芯片輸出之閘極電壓。

計算線性穩(wěn)壓電路中MOSFET的消耗功率

MOSFET的總消耗功率(Pdis)

Pdis=(Vin-Vout) * Iout

從MOSFET規(guī)格表中找出最小所需之閘極-源極電壓

首先我們要確定最大額定輸出電流值，對照轉(zhuǎn)換特性圖(transfer characteristics)找出最小所需之閘極-源極電壓，便可查詢控制芯片輸出電壓是否大于最小所需之閘極電壓。

計算MOSFET最大所需導(dǎo)通電阻值

假設(shè)最大所需導(dǎo)通電阻值表示為Rds(on)max

Rds(on)max=(Vin-Vout)/Iout

若MOSFET工作時的導(dǎo)通電阻小于最大所需導(dǎo)通電阻值Rds(on)max 則此MOSFET為堪用組件。

計算MOSFET內(nèi)部半導(dǎo)體接面溫度

參考MOSFET外殼溫度(Tc)計算出MOSFET內(nèi)部半導(dǎo)體接面溫度(Tj)

Tj=Tc+(Rth(jc)*Pdis)

MOSFET，線性穩(wěn)壓電路

Tj為MOSFET內(nèi)部半導(dǎo)體接面溫度，Tc為MOSFET接著平面的溫度，Rth(jc) 為接面至表面熱阻系數(shù)，要注意的是部份溫度量測儀器不可直接接觸帶電物體。

設(shè)計實例

設(shè)計規(guī)格說明

Vin=2.8V , Vout=2.5V , Iout=10A

MOSFET的總消耗功率(Pdis)

Pdis=(Vin-Vout) * Iout = (2.8-2.5)*10= 3 (watt)

從MOSFET規(guī)格表中找出最小所需之閘極-源極電壓，由下圖可得知最小所需之閘極-源極電壓為3.3伏特。

MOSFET，線性穩(wěn)壓電路

計算MOSFET最大所需導(dǎo)通電阻值

Rds(on)max=(Vin-Vout)/Iout= (2.8-2.5)/10= 30 (mΩ)

MOSFET，線性穩(wěn)壓電路

圖3中的藍色實線表示最大額定輸出電流為10安培，而紅色實線表示導(dǎo)通電阻值為60milli-Ω，其值大于30 milli-Ω,故不適用。綠色實線表示導(dǎo)通電阻值為30 milli-Ω，故紫色虛線區(qū)域為安應(yīng)用區(qū)。而導(dǎo)通電阻值為30 milli-Ω時對應(yīng)至閘-源極最小電壓為3.65伏特。

輸出電壓為2.5伏特且閘-源極最小電壓為3.65伏特，由以下計算可得知閘極電壓必需大于6.15伏特。

Vgs = Vg-Vs = Vg-2.5. So Vg = Vgs+2.5 = 6.15 (V)--- 最小所需之閘極電壓

參考MOSFT外殼溫度(Tc)計算出MOSFET內(nèi)部半導(dǎo)體接面溫度(Tj)

MOSFET，線性穩(wěn)壓電路