如何選擇開關(guān)電源的MOSFET

開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源它的電路型式主要有單端反激式、單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。它和線性穩(wěn)壓電源的根本區(qū)別在于電路中的變壓器不工作在工頻而是工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲。功率管不是工作在線性區(qū)，而是飽和及截止區(qū)，即工作在開關(guān)狀態(tài)；開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源也因此而得名。開關(guān)電源大致由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電源四大部分組成。

圖 開關(guān)電源基本電路框圖

開關(guān)電源適用于全電壓范圍，不需要壓差，可以采用不同的電路拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)不同的輸出要求。調(diào)整率和輸出紋波不如線性電源，效率高。需要的外圍元件多，成本高。還有就是開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，故障率高，維護(hù)維修不方便。

功率需求：首先，要確定開關(guān)電源所需的功率范圍。MOSFET的功率處理能力應(yīng)當(dāng)滿足或超過電源設(shè)計(jì)的需求。

電壓和電流規(guī)格：根據(jù)電源的輸入和輸出電壓，以及預(yù)期的工作電流，選擇具有適當(dāng)額定電壓和電流的MOSFET。額定電壓和電流應(yīng)足夠高，以確保MOSFET在工作過程中不會(huì)因電壓或電流過載而損壞。

開關(guān)速度：開關(guān)速度是MOSFET的一個(gè)重要參數(shù)，它決定了電源的頻率響應(yīng)和效率。選擇具有高開關(guān)速度的MOSFET可以提高電源的效率和性能。

熱性能：由于MOSFET在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，因此其熱性能也是一個(gè)需要考慮的因素。選擇具有優(yōu)良散熱性能和耐高溫特性的MOSFET，可以確保電源的穩(wěn)定性和可靠性。

封裝類型：MOSFET的封裝類型也是選擇過程中的一個(gè)重要考慮因素。不同的封裝類型具有不同的散熱性能和安裝要求，因此需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和安裝環(huán)境來選擇。

DC/DC 開關(guān)控制器的 MOSFET 選擇是一個(gè)復(fù)雜的過程。僅僅考慮 MOSFET 的額定電壓和電流并不足以選擇到合適的 MOSFET。要想讓 MOSFET 維持在規(guī)定范圍以內(nèi)，必須在低柵極電荷和低導(dǎo)通電阻之間取得平衡。在多負(fù)載電源系統(tǒng)中，這種情況會(huì)變得更加復(fù)雜。

降壓同步開關(guān)穩(wěn)壓器原理圖

DC/DC 開關(guān)電源因其高效率而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代許多電子系統(tǒng)中。例如，同時(shí)擁有一個(gè)高側(cè) FET和低側(cè) FET 的降壓同步開關(guān)穩(wěn)壓器，如圖 1 所示。這兩個(gè) FET 會(huì)根據(jù)控制器設(shè)置的占空比進(jìn)行開關(guān)操作，旨在達(dá)到理想的輸出電壓。降壓穩(wěn)壓器的占空比方程式如下：

1） 占空比 （高側(cè)FET，上管） = Vout/（Vin*效率）

2） 占空比 （低側(cè)FET，下管） = 1 – DC （高側(cè)FET）

FET 可能會(huì)集成到與控制器一樣的同一塊芯片中，從而實(shí)現(xiàn)一種最為簡單的解決方案。但是，為了提供高電流能力及（或）達(dá)到更高效率，F(xiàn)ET 需要始終為控制器的外部元件。這樣便可以實(shí)現(xiàn)最大散熱能力，因?yàn)樗孎ET物理隔離于控制器，并且擁有最大的 FET 選擇靈活性。它的缺點(diǎn)是 FET 選擇過程更加復(fù)雜，原因是要考慮的因素有很多。

審核編輯：黃飛