MOS管是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流。MOS管是压控器件,它通过加在栅极上的电压控制器件的特性,不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应,因此在开关应用中,MOS管的开关速度应该比三极管快。
【图1MOS管的工作原理】
我们在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路,如图2漏极原封不动地接负载,叫开路漏极,开路漏极电路中不管负载接多高的电压,都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理。当然MOS管做开关使用的电路形式比较多了。
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在开关电源应用方面,这种应用需要MOS管定期导通和关断。比如,DC-DC电源中常用的基本降压转换器依赖两个MOS管来执行开关功能,这些开关交替在电感里存储能量,然后把能量释放给负载。我们常选择数百kHz乃至1MHz以上的频率,因为频率越高,磁性元件可以更小更轻。
在正常工作期间,MOS管只相当于一个导体。因此,我们电路或者电源设计人员最关心的是MOS的最小传导损耗。
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n沟道mos管
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p沟道mos管
【参数】
MOS管的PDF参数:RDS(ON)参数来定义导通阻抗,对开关应用来说,RDS(ON)也是最重要的器件特性。
数据手册定义RDS(ON)与栅极(或驱动)电压VGS以及流经开关的电流有关,但对于充分的栅极驱动,RDS(ON)是一个相对静态参数。一直处于导通的MOS管很容易发热。另外,慢慢升高的结温也会导致RDS(ON)的增加。MOS管数据手册规定了热阻抗参数,其定义为MOS管封装的半导体结散热能力。RθJC的最简单的定义是结到管壳的热阻抗。
【发热情况】
1.电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原因。如果N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误。
2.频率太高,主要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大了。
3.没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也可能发热严重,需要足够的辅助散热片。
4.MOS管的选型有误,对功率判断有误,MOS管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大。
【常见型号】
型号电压/电流封装
2N700060V,0.115ATO-92
2N700260V,0.2ASOT-23
IRF510A100V,5.6ATO-220
IRF520A100V,9.2ATO-220
IRF530A100V,14ATO-220
IRF540A100V,28ATO-220
IRF610A200V,3.3ATO-220
IRF620A200V,5ATO-220
IRF630A200V,9ATO-220
IRF634A250V,8.1ATO-220
IRF640A200V,18ATO-220
IRF644A250V,14ATO-220
IRF650A200V,28ATO-220
IRF654A250V,21ATO-220
IRF720A400V,3.3ATO-220
IRF730A400V,5.5ATO-220
IRF740A400V,10ATO-220
IRF750A400V,15ATO-220
IRF820A500V,2.5ATO-220
IRF830A500V,4.5ATO-220
IRF840A500V,8ATO-220
IRFP150A100V,43ATO-3P
IRFP250A200V,32ATO-3P
IRFP450A500V,14ATO-3P
IRFR024A60V,15AD-PAK
IRFR120A100V,8.4AD-PAK
IRFR214A250V,2.2AD-PAK
IRFR220A200V,4.6AD-PAK
IRFR224A250V,3.8AD-PAK
IRFR310A400V,1.7AD-PAK