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开关器件-MOSFET的选择

发布时间:2012/5/29 19:46:02 访问次数:744

    开关电源的开关E13001器件可以使用双极晶体管或者MOSFET。JFET的导通电阻大,有限制电流的作用,所以几乎不使用它。本章中所说的FET开关电路都是指MOSFET。选择MOSFET的型号时要考虑到漏极电流的最大额定值,漏极一源极间电压的最大额定值以及器件的导通电阻。
    首先考虑Tri导通时流过的漏极电流。如果认为电源电路的损耗为零,那么从输出端取出的功率当然应该是由输入端直流电源所供给的全部功率。设计指标要求输出电压5V时必须能够提供20mA的电流。这时输出的功率为lOOmW。因此,输入端直流电压(一3V)提供的电流应该是33.3mA。但是实际的电源电路中是会产生损耗的,假定电源的效率为80%,那么输入端流入的电流就应该是42mA(≈33.3mA/O.8)。
    当Tri导通时这个电流被Li积蓄,所以Tri的漏极电流也是42mA(因为像图11.3(a)那样当SW接通时,电流被L积蓄)。但是这里求得的漏极电流是一个稳态值,暂态过程流过的电流会更大。这个暂态电流值因输入输出的电压差以及电感的Q值(评价电感的参数,以后将介绍)等因素面不同。这里设为稳态电流10倍,即暂态电流值为420mA( =42mA×10倍)。因此,选择的Tri的稳态漏极电流的最大额定值应该大于42mA,暂态漏极电流的最大额定值应在420mA以上。
    由于电源电路的输入电压是3V,所以驱动Tri的电压最大也是3V(如图11.6所示,由于产生开关信号的振荡电路的电源是从输入电压取得的,所以在这个电路中也是3V)。因此,必须选择栅极一源极间电压VGS为3V时能够流过ID一420mA以上漏极电流的器件。
    其次考虑漏极一源极间的耐压。Tri截止时漏极一源极间加的电压是输出电压Vo加上二极管的正向电压降VF,如果Vo =10V,VF一0.4V,那么漏极一源极间所加电压就是10.4V。对Tri取2倍的电压余量,选择漏极一源极间电压的最大额定值VDSS大于20V的FET(对于开关用MOSFET,大致是VDSS>30V)。为了减少电路的损耗,必须降低器件的导通电阻RDS(ON)。对于本设计电源的规模,大约RON≤1Q就足以满足要求。
    根据以上讨论,这里的Tri选用2SK612。2SK612漏极电流的稳态最大额定值ID(DC)是2A,暂态最大额定值ID是8A,VDSS =100V.RDS(ON)=0.35,0,完全能够满足电路的要求。
    图11.7是2SK612的传输特性。当VGS=3V时ID=2A,充分满足ID>420mA的条件。
    
                     

           

    开关电源的开关E13001器件可以使用双极晶体管或者MOSFET。JFET的导通电阻大,有限制电流的作用,所以几乎不使用它。本章中所说的FET开关电路都是指MOSFET。选择MOSFET的型号时要考虑到漏极电流的最大额定值,漏极一源极间电压的最大额定值以及器件的导通电阻。
    首先考虑Tri导通时流过的漏极电流。如果认为电源电路的损耗为零,那么从输出端取出的功率当然应该是由输入端直流电源所供给的全部功率。设计指标要求输出电压5V时必须能够提供20mA的电流。这时输出的功率为lOOmW。因此,输入端直流电压(一3V)提供的电流应该是33.3mA。但是实际的电源电路中是会产生损耗的,假定电源的效率为80%,那么输入端流入的电流就应该是42mA(≈33.3mA/O.8)。
    当Tri导通时这个电流被Li积蓄,所以Tri的漏极电流也是42mA(因为像图11.3(a)那样当SW接通时,电流被L积蓄)。但是这里求得的漏极电流是一个稳态值,暂态过程流过的电流会更大。这个暂态电流值因输入输出的电压差以及电感的Q值(评价电感的参数,以后将介绍)等因素面不同。这里设为稳态电流10倍,即暂态电流值为420mA( =42mA×10倍)。因此,选择的Tri的稳态漏极电流的最大额定值应该大于42mA,暂态漏极电流的最大额定值应在420mA以上。
    由于电源电路的输入电压是3V,所以驱动Tri的电压最大也是3V(如图11.6所示,由于产生开关信号的振荡电路的电源是从输入电压取得的,所以在这个电路中也是3V)。因此,必须选择栅极一源极间电压VGS为3V时能够流过ID一420mA以上漏极电流的器件。
    其次考虑漏极一源极间的耐压。Tri截止时漏极一源极间加的电压是输出电压Vo加上二极管的正向电压降VF,如果Vo =10V,VF一0.4V,那么漏极一源极间所加电压就是10.4V。对Tri取2倍的电压余量,选择漏极一源极间电压的最大额定值VDSS大于20V的FET(对于开关用MOSFET,大致是VDSS>30V)。为了减少电路的损耗,必须降低器件的导通电阻RDS(ON)。对于本设计电源的规模,大约RON≤1Q就足以满足要求。
    根据以上讨论,这里的Tri选用2SK612。2SK612漏极电流的稳态最大额定值ID(DC)是2A,暂态最大额定值ID是8A,VDSS =100V.RDS(ON)=0.35,0,完全能够满足电路的要求。
    图11.7是2SK612的传输特性。当VGS=3V时ID=2A,充分满足ID>420mA的条件。
    
                     

           

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