锐骏ruichips半导体MOS应用介绍_锐骏一级代理商_聚泉鑫

SGT MOS-中低压MOS管特点 :

锐骏中低压MOSFET目前都是SGT(屏蔽栅极槽/分离栅极槽)工艺,

   如图1所示.

SGT垂直导电结构的设计,可以获得降低Rsp和减小Cgd的作用.

SGT的深沟槽可以获得近似板场结构的作用，二维横向耗尽外延层，从而可以将三角形电场分布调整成近似矩形分布(图2),从而可以在较高外延层掺杂浓度下还可以保证较高的击穿电压，降低Rdson;

   同时可以通过工艺调整获得低Ciss和Coss，进一步降低开关损耗.

同时内部自带的RC吸收电路(图3所示)，可以进一步缓解管子关断时  Vds上的应力和振荡频率;

由于快充基本都是采用QR模式,副边管子都是工作在零电压开通和接近0电流关断, 同时由于不同的设计，管子驱动电压可能会有所要求(最低Vgs=4.5V);所以对管子开启电压Vth, 内阻Rdson 和小Cgd/Cgs有要求.

1.1 额定电压

VDSS:漏极(D)与源极(S)之间所能施加的最大电压值。

VGSS :栅极(G)与源极(S)之间所能施加的最大电压值。

1.2 额定电流

ID(DC):漏极允许通过的最大直流电流值

此值受到导通阻抗、封装和内部连线等的制约

TC =25℃ (假定封装紧贴无限大散热板) lD(Pulse) :漏极允许通过的最大脉冲电流值

此值还受到脉冲宽度和占空比等的制约

1.3 额定功耗

PT：芯片所能承受的最大功耗，其测定条件有以下两种：

 ①TC=25°C的条件…紧接无限大放热板，封装

C: Case的简写  背面温度为25°C (图1)

 ②TA=25°C的条件.…直立安装不接散热板

A: Ambient的简写  环境温度为25°C(图2)

1.4 额定温度

Tch：MOSFET的沟道的上限温度：一般Tch≤150°C  (例)

 Tstg：MOSFET器件本身或者使用了MOSFET的产品，其保存温度范围为：最低-55°C，最高150°C(例)

1.5 热阻

表示热传导的难易程度。热阻值越小，散热性能越好。如果使用手册上没有注明热阻值时，可根据额定功耗PT及Tch将其算出。

①沟道/封装之间的热阻 (有散热板的条件)

②热阻Rth的计算

例1：计算MOS沟道 /封装之间的热阻

MOS的额定功耗PT（TC= 25°C)

PT=[ 100 ](W)

因此

例2 :计算MOS沟道/环境之间的热阻

③沟道温度Tch的计算，利用热阻抗计算沟道温度

有散热板的情况下：

直立安装无散热板的情况下：

1.6 安全动作区SOA

SOA = Safe Operating Area 

或 AOS = Area of Safe Operating

①正偏压时的安全动作区

1.7 抗雪崩能力保证

对马达、线圈等电感性负载进行开关动作时，关断的瞬间会有感生电动势产生。

①电路比较

(1)以往产品(无抗雪崩保证)的电路必须有吸收电路以保证瞬间峰值电压不会超过VDSS。

(2)有抗雪崩能力保证的产品，MOSFET自身可以吸收瞬间峰值电压而无需附加吸收电路。

②实际应用例

额定电压VDSS为600V的MOSFET的雪崩波形(开关电源)

③抗雪崩能力保证定义

 单发雪崩电流IAS：下图中的峰值漏极电流

 单发雪崩能量EAS：一次性雪崩期间所能承受的能量，以Tch≤150°C为极限

 连续雪崩能量EAR：所能承受的反复出现的雪崩能量，以Tch≤150°C为极限

MOS选型计算

MOS管选型需要满足几个要求：

1.足够的漏-源电压VDS

2.足够的漏极电流ID

3.快速开关的能力和开通，关断延时

4.低的导通电阻Rds(on)

例：如图，假设该电路输出功率为850W，负载8Ω，MOS管如何选型？

1.Vds电压是多少？

根椐P=U*U/R得出输出的平均电压U=82V,这是平均值，需要化成峰值电压Uo=1.41421*U=116V  又因为电源利用率为85%,所以Vp=Uo/85%=136V ,Vn=136V.所以Vds要大于136*2=272V

2. ID如何计算

根椐P=I*I*R,得出 I=10.3A

所以MOS管的选型选应Vds>272V,ID>10.3A

选MOS管主要指标如下：

基本满足要求

1.漏-源电压VDS=300V

2.漏极电流ID=34A  （大概为持续电流10—30%）

3.上升电间ton=140ns

 4.关断时间toff=120ns

 5.电阻RDS(on)=0.056Ω

6.栅极电荷Qg=77nc

MOS管驱动如何选择

可以通过计算得到MOS管在一个完整开关周期内所需的功率Pg 计算公式为：

Pg=Vgs*Qg*fsw 其中Vgs栅极驱动电压，fsw开关频率

假如MOS的栅极驱动电压12V,开关频率为200KHZ时消耗的功率为：

Pg=12*77*10-9*200*103=0.1848W

驱动需要提供的平均电流为：I=Pg/Vgs=15.4mA

根椐经验MOS管开通和关断电间约为200ns,因此可以反推出驱动需要的提供瞬间电流为：Imax=Qg/t=77nc/200ns=385mA

所以MOS管驱动需要提供电流大于385mA,因为是高压MOS，需要提供浮动的栅极的驱动

第二部分MOS产品上的应用