mos管功耗-mos管功耗計(jì)算方法及MOS驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2020-08-05
MOS管功耗,要確定一個(gè)MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管是否適于某一特定應(yīng)用,需要對(duì)其功率耗散進(jìn)行計(jì)算。耗散主要包括阻抗耗散和開關(guān)耗散:PDDEVICETOTAL=PDRESISTIVE+PDSWITCHING
封裝的小型化使封裝的熱阻降低,功率耗散才能進(jìn)步,相同電壓電流規(guī)格或者功率規(guī)格的產(chǎn)品,個(gè)頭小的,功率耗散才能更高,這似乎與我們的生活常識(shí)有些相悖,但是事實(shí)確實(shí)如此。
VMOS的通態(tài)功耗,業(yè)界習(xí)氣于用飽和導(dǎo)通電阻RDS(ON)來權(quán)衡,這是不太客觀的,由于電流規(guī)格在很大水平上影響著RDS(ON)的數(shù)值,其內(nèi)在緣由是VMOS管的管芯是由大量管芯單元(Cell)構(gòu)成的,很顯然,其他條件相同的情況下,電流規(guī)格越小,RDS(ON)越大。
一個(gè)相對(duì)客觀的辦法是將管芯面積的要素思索進(jìn)來,將管芯面積A與RDS(ON)相乘,得到一個(gè)名為“本征電阻”的參數(shù)以減少電流規(guī)格的影響(圖1.46)。本征電阻小,就意味著要么電流規(guī)格很高,要么適用的開關(guān)頻率很高。另一方面,管芯制程(芯片的設(shè)計(jì)與制造規(guī)程)的開展使管芯單元的密度逐步提高,也有利于管芯的小型化。在功率半導(dǎo)體方面,耗散功率會(huì)限制管芯制程的進(jìn)一步減小,這方面還是滯后于小功率IC的。
除了通態(tài)功耗,開關(guān)功耗(開通與關(guān)斷期間的功耗)也是影響大功率VMOS的主要要素之一,特別是高頻應(yīng)用,請(qǐng)求尤為迫切。而管芯單元密度的不時(shí)進(jìn)步,會(huì)增加極間電容、散布電容以及柵電荷,這些要素既影響開關(guān)功耗,義影響開關(guān)速度,雖然如此,這依然是當(dāng)前技術(shù)開展的主要方面。
在普通狀況下,我們很難從公開的技術(shù)材料中查閱到管芯的詳細(xì)大小,一個(gè)粗略的替代辦法是,能夠用產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)中給出RDS(ON)和丈量這一數(shù)值所采, 用的漏極電流相乘,我們權(quán)且稱這個(gè)數(shù)值為“歐安值”。用歐安值也能得到相似的結(jié)果,如圖1. 47所示。
這個(gè)圖形與圖1. 46最大的不同是,可以反映出開關(guān)速度存其中的限制因素,早期的高速產(chǎn)品,如2SK2313,同樣有比擬低的歐安值,但是它的封裝比擬大,而且電流規(guī)格偏低。
mos管功耗的驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)和時(shí)間功耗計(jì)算詳解,我們先來看看MOS關(guān)模型:
Cgs:由源極和溝道區(qū)域重疊的電極形成的,其電容值是由實(shí)際區(qū)域的大小和在不同工作條件下保持恒定。
Cgd:是兩個(gè)不同作用的結(jié)果。第一JFET區(qū)域和門電極的重疊,第二是耗盡區(qū)電容(非線性)。等效的Cgd電容是一個(gè)Vds電壓的函數(shù)。
Cds:也是非線性的電容,它是體二極管的結(jié)電容,也是和電壓相關(guān)的。這些電容都是由Spec上面的Crss,Ciss和Coss決定的。
由于Cgd同時(shí)在輸入和輸出,因此等效值由于 Vds電壓要比原來大很多,這個(gè)稱為米勒效應(yīng)。
由于SPEC上面的值按照特定的條件下測(cè)試得到的,我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用的時(shí)候需要修改Cgd的值。
開啟和關(guān)斷的過程分析:
MOSFET驅(qū)動(dòng)器的功耗包含三部分:
1. 由于MOSFET柵極電容充電和放電產(chǎn)生的功耗。
與MOSFET柵極電容充電和放電有關(guān)。這部分功耗通常是最高的,特別在很低的開關(guān)頻率時(shí)。
2. 由于MOSFET 驅(qū)動(dòng)器吸收靜態(tài)電流而產(chǎn)生的功耗。
高電平時(shí)和低電平時(shí)的靜態(tài)功耗。
3. MOSFET 驅(qū)動(dòng)器交越導(dǎo)通(穿通)電流產(chǎn)生的功耗。
由于MOSFET 驅(qū)動(dòng)器交越導(dǎo)通而產(chǎn)生的功耗,通常這也被稱為穿通。這是由于輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)的P溝道和N 溝道場(chǎng)效應(yīng)管(FET)在其導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)之間切換時(shí)同時(shí)導(dǎo)通而引起的。
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