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【我是工程师】深入理解MOSFET规格书/datasheet

时间:2018-11-28  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

作为一个电源方面的工程师、技术人员,相信大家对MOSFET都不会陌生。本论坛中,关于MOSFET的帖子也应有尽有:MOSFET结构特点/工作原理、MOSFET驱动技术、MOSFET选型、MOSFET损耗计算等,论坛各大版主、大侠们都发表过各种牛贴,我也不敢在这些方面再多说些什么了。

工程师们要选用某个型号的MOSFET,首先要看的就是规格书/datasheet,拿到MOSFET的规格书/datasheet时,我们要怎么去理解那十几页到几十页的内容呢?

本帖的目的就是为了和大家分享一下我对MOSFET规格书/datasheet的理解和一些观点,有什么错误、不当的地方请大家指出,也希望大家分享一下自己的一些看法,大家一起学习。

PS:1. 后续内容中规格书/datasheet统一称为datasheet

2. 本帖中有关MOSFET datasheet的数据截图来自英飞凌IPP60R190C6 datasheet

先附上IPP60R190C6 datasheet

IPP60R190C6-DS-v02_02-EN.pdf

大神你好:

请问MOS管或IGBT单次开通或关断时的损耗怎么从Datasheet直接看出来???我看别人文献,说可以直接看出来,单位是 mW/s ,乘以频率f就是开关损耗。。。。。求解答!!!

比如下图,请参考

QQ拼音截图未命名

IGBT都会有Eon、Eoff的曲线,MOSFET很多datasheet上都没有这个曲线 功率大一点的MOSFET的datasheet上边有损耗曲线,碳化硅mosfet的有 主要应该还是自己要合适温升。 赞!! 有原理图吗?可以学习学校
所用芯片KA3525,LM358

123

学习了。。。。。

这个MOS不错,只是好像大家都没有货吧

请教 higel,有两款 Power MOSFET,它们的规格书中‘单脉冲雪崩能量’参数值分别标示为 A管 = 90 mJ;B管 = 390 mJ。

但A、B两管的测试条件不同,该如何判断哪一款的‘单脉冲雪崩能量’参数优劣?请指点一二为盼!

参数标示值如下:

EAS

好贴不顶,沉下去可惜了

对于MOSFET Datasheet上的参数,你最关心的是哪一个/几个:

VDS?ID?RDS(on)?Vgs(th)?封装?Ciss,Coss?Qgs,Qgd,Qg?体二极管?雪崩?……

没人回应

那我就从VDS开始吧!

datasheet上电气参数第一个就是V(BR)DSS,即DS击穿电压,也就是我们关心的MOSFET的耐压

VDS-1

此处V(BR)DSS的最小值是600V,是不是表示设计中只要MOSFET上电压不超过600V MOSFET就能工作在安全状态?

相信很多人的答案是“是!”,曾经我也是这么认为的,但这个正确答案是“不是!”

VDS-1

这个参数是有条件的,这个最小值600V是在Tj=25℃的值,也就是只有在Tj=25℃时,MOSFET上电压不超过600V才算是工作在安全状态。

MOSFET V(BR)DSS是正温度系数的,其实datasheet上有一张V(BR)DSS与Tj的关系图(Table 17),如下:

VDS-2

要是电源用在寒冷的地方,环境温度低到-40℃甚至更低的话,MOSFETV(BR)DSS值<560V,这时候600V就已经超过MOSFET耐压了。

所以在MOSFET使用中,我们都会保留一定的VDS的电压裕量,其中一点就是为了考虑到低温时MOSFETV(BR)DSS值变小了,另外一点是为了应对各种恶例条件下开关机的VDS电压尖峰

沙发! 继续啦 要看后文~ 写的不错,每个参数都要有吗! 好,继续 我会尽量把每个参数都涉及到 感谢,学习了 今天看到了,学习,顶一下 这种帖子一定要顶,别人的经验千金难买,无私奉献给别人的人更可贵! 别人的经验千金难买,无私奉献人更 可贵! 必须顶 那电流值说的是最大峰值电流吗?粗略的理解应该是超过给定的电流就会坏掉,说的是峰值电流吧,不知道理解的对不对

说到电流,那么接下来就开始看ID

ID-1

相信大家都知道MOSFET最初都是按xA, xV的命名方式(比如20N60~),慢慢的都转变成Rds(on)和电压的命名方式(比如IPx60R190C6, 190就是指Rds(on)~).

其实从电流到Rds(on)这种命名方式的转变就表明ID和Rds(on)是有着直接联系的,那么它们之间有什么关系呢?

在说明ID和Rds(on)的关系之前,先得跟大家聊聊封装和结温:

1. 封装:影响我们选择MOSFET的条件有哪些?

a) 功耗跟散热性能 -->比如:体积大的封装相比体积小的封装能够承受更大的损耗;铁封比塑封的散热性能更好

b) 对于高压MOSFET还得考虑爬电距离 -->高压的MOSFET就没有SO-8封装的,因为G/D/S间的爬电距离不够

c) 对于低压MOSFET还得考虑寄生参数 -->引脚会带来额外的寄生电感、电阻,寄生电感往往会影响到驱动信号,寄生电阻会影响到Rds(on)的值

d) 空间/体积 -->对于一些对体积要求严格的电源,贴片MOSFET就显得有优势了

2. 结温:MOSFET的最高结温Tj_max=150℃,超过此温度会损坏MOSFET,实际使用中建议不要超过70%~90% Tj_max.

Tj

回到正题,MOSFET ID和Rds(on)的关系:

ID vs Rds

(1) 封装能够承受的损耗和封装的散热性能(热阻)之间的关系

(2) MOSFET通过电流ID产生的损耗

(1), (2)联立,计算得到ID和Rds_on的关系

有个问题请教下:

(3)式的成立时建立在(2)的基础上,但是PD仅仅等于直流损耗吗?一般MOSFET的损耗中直流损耗和开关损耗占的比例都不少,这样只计算直流损耗而忽略开关损耗,会不会造成很大的误差?

ID的定义是Continuous drain current,所以此处计算忽略了开关损耗

是的,这个Continuous很重要 那下面会讲到开关损耗么?

想请教个问题,如果结温是150度的MOS、在极端异常情况下接近150度,是否马上会损坏(这是一个界限转换点吗?损坏的机理是什么?是不是当达到150度时,内部电流密度太大从而烧毁?)。还是说想电容光藕一样,不会马上坏但是会对寿命造成很大的衰减呢?

各个厂家应该都会留有余量,应该不会是刚好150度就坏的。

光耦是光衰,电解电容是电解液的挥发,MOSFET没有这种寿命衰减的说法。

今天看到一篇文档,上面有提到MOSFET的寿命是跟温度有关的。(下图红色框中)

1

非常感谢~ 不会立即失效,焊点处经过多个升温-冷却的温度循环后,才会开裂,好比折铁丝,一次肯定不会断,反复次数多了就会折断。

请教一下:您说的对于低压MOSFET还得考虑寄生参数 -->引脚会带来额外的寄生电感、电阻,寄生电感往往会影响到驱动信号,寄生电阻会影响到Rds(on)的值。

1. 影响驱动信号,是因为低压MOS驱动电压相对高压MOS比较低,所以寄生电感需要注意吗?

2.寄生电阻也是因为低压MOS的Rds(on)相对小些,所以也要关注?

这些都是相对的,应该是所有的管子都要考虑。

1. 是的!因为低压MOSFET的Vgs_th相对要低,所以同样的计生电感产生的Vgs尖峰,在高压MOSFET中达不到Vgs_th,但这个电压可能会大于低压MOSFET的Vgs_th。

2. 是这样的!假设高、低压MOSFET引脚的电阻都为0.5mR:对高压MOSFET来说,目前最小Rds(on)也就20mR左右,0.5mR/20mR=2.5%,但对低压MOSFET来说,目前Rds(on)最低可以<1mR,0.5mR/1mR=50%。所以相对来说,寄生电阻/引脚电阻在低压MOSFET中显得尤为重要。

想法得到证实,心里也就踏实了。 理解了就好~ 是这样的!假设高、低压MOSFET引脚的电阻都为0.5mR:对高压MOSFET来说,目前最小Rds(on)也就20mR左右,0.5mR/20mR=2.5%,但对低压MOSFET来说,目前Rds(on)最低可以<1mR,0.5mR/1mR=50%,这里20mr与1mr是怎么计算出来的? 人家都说是假设了,还计算? 赞一个 赞 +10086 关于这一点,我想问下实际工作的情况下,我们怎么计算当前管子的结温呢? 命名规则是有一定广告意图的,平面管比较看重ID,而超结因为因为RDS就是他的优势所以迫不及待的要在命名上体现一番 CoolMOS都在按Rds(on)命名了,一个个都在号称做到了世界上最低Rds(on)

其实ID只是个参考值,损耗【ID*Rds(on)^2】引起的温升超过Tj_max才是MOSFET坏掉最终原因

那意思是比如峰值电流10a的mos,我让他通过20a的占空比为10%的电流,mos散热散热足够的情况下,是不可能死的咯? 是的,理论上只要你能够做到结温不超过Tj-max,多大电流都行 瞬间电流过大引起的损耗大大超出雪崩能量,也可以???? 本来我也以为不行,但实验后发现没炸管子。。。。所以,我也认为ID仅供参考。只要温度不过热。一切都没问题。 对的,MOSFET的损坏的最终原因都是因为热,所以同样功率、同样拓扑的电源,因为散热方式不一样,MOSFET选择也会有很大的差异 你觉得雷击试验的时候,MOSFET一下子被打死掉,MOSFET都是温度很高的??? 是的,瞬态温升

瞬态结温要怎么计算?

有没有计算工具或者相关文档

仔细看看这个帖子吧,有介绍的

文档我找找,找到了发上来

应该是Eas参数吧,瞬间能量不能超过这个值 雷击浪涌坏 mos, 4KV的雷击电压,通过MOV、TVS等吸收后,若残压远>Vdss , ------MOS坏 不是BR,而是瞬态温度吗? mos损坏是因为里面的东西发生了迁移 这种迁移的速度和温度相关 在低温下表现为睡到效应 方向和电流大小相关

雪崩是电压的概念,瞬间大电流并不是指雪崩

瞬间大电流是因为I^2*Rds(on)损耗导致温升超过Tj_max损坏MOSFET的

所谓雪崩能量,只有电压没电流,能量不是为0了,另外,据我了解,很多MOSFET产家计算雪崩能量,可不是单单看电压而已,电压电流波形要同时看,才能计算出来~~~~~~~~~~~·

不是说只有电压没有电流,一般判断是否进入雪崩是看电压波形

算雪崩能量时还是必须得用到电流的

我100A输出,同步整流端占空比6%。你想想那个峰值电流得多大。mos也没死。 嗯,我也试过。的确烧不坏。ID真的只是给的参考值。 讲的不错,希望继续 继续啦 写的好

Rds(on)

Rds

从MOSFET Rds(on)与Tj的图表中可以看到:Tj增加Rds(on)增大,即Rds(on)是正温度系数,MOSFET的这一特性使得MOSFET易于并联使用。

Vgs(th)

Vgs

相信这个值大家都熟悉,但是Vgs(th)是负温度系数有多少人知道,你知道吗?(下面两图分别来自BSC010NE2LS和IPP075N15N3 G datasheet.)

Vgs-010NE2LS

Vgs-075N15

相信会有很多人没有注意到Vgs(th)的这一特性,这也是正常的,因为高压MOSFET的datasheet中压根就没有这个图,这一点可能是因为高压MOSFET的Vgs(th)值一般都是2.5V以上,高温时也就到2V左右。但对于低压MOSFET就有点不一样了,很多低压MOSFET的Vgs(th)在常温时就很低,比如BSC010NE2LS的Vgs(th)是1.2V~2V,高温时最低都要接近0.8V了,这样只要在Gate有一个很小的尖峰就可能误触发MOSFET开启从而引起整个电源系统异常。

所以,低压MOSFET使用时一定要留意Vgs(th)的这个负温度系数的特性!!

很实用,谢谢科普 旺楼,前排占个位置招租。。。。 更新预告:Ciss, Coss, Qg

睡觉

MOSFET带寄生电容的等效模型

Ciss,Coss

Ciss=Cgd+Cgs, Coss=Cgd+Cds, Crss=Cgd

Ciss, Coss, Crss的容值都是随着VDS电压改变而改变的,如下图:

Ciss,Coss-2

Qg

Qg

从此图中能够看出:

1. Qg并不等于Qgs+Qgd!!

2. Vgs高,Qg大,而Qg大,驱动损耗大

讲得不错,我手里一份资料也是这样描述的,有个问题,CISS,COSS,CRSS,都是在1MHZ时候定义的,那平时工作在50KHZ时候该怎么计算,因为资料里没讲,所以我问一下~~~

频率变化对Ciss,Coss,Crss没什么影响的,主要考虑VDS对这几个值的影响

50kHz时也可以按datasheet中标的值去用

Qg是什么?

在半桥LLC拓扑中,在死区时间时,我们需要将上下桥臂中的一个MOSFET Coss上的电容从0充电到Vin,同时将另外一个MOSFET Coss上的电容从Vin放电到0,此时等效电容Ceq等于上下桥臂MOSFET的Ciss之和,但由于上下桥臂MOSFET上VDS电压的差别,Ceq的电容将会如下图:

Ciss,Coss-3

在LLC拓扑中,减小死区时间可以提高效率,但过小的死区时间会导致无法实现ZVS。因此选择在VDS在低压时Coss较小的MOSFET可以让LLC更加容易实现ZVS,死区时间也可以适当减小,从而提升效率。

Ceq应该是等于上下桥臂MOS的COSS之和吧?Ciss?另外我想知道CoSS/Ciss/Crss都是随电压变化,那么怎么计算他们的Qg?举个例子,400V母线电压,刚放电时,CoSS是1000pF,当放电到200V,Coss是否同步变化,那到底应该用对应哪个电压的CoSS去计算? 非常好,学习了! 平时看手册基本就看一噶耐压值,还真没注意这么多讲究,谢谢分享! 谢谢科普 学习

学习学习,楼主辛苦了!

你好,請問下,Vgs(th)和VGS中哪一個才是MOS的驅動電壓?

Vgs(th)是MOS管的启动电压,达到Vgs(th),MOS管刚刚开启,但没有完全导通,一般达到10V以上,管子完全导通。

并联使用的时候 3个脚对应连在一起就可以了吗??

并不是这样的,每个MOSFET都得有自己的驱动电阻,建议最好每个驱动电阻再串联一个小磁珠

parallel

实际上高频高压时并联MOS非常不好处理,比三极管还难,很容易炸管! 是的,并联是个技术活 确实,我并联后返修率比单管的高不少,找不到原因。 特别是我们以前做过的一款600KW的机器,6管并联,那个玩意炸机时,还不知道该怎么去查?郁闷 驱动要分开 同时还要尽量保持一致 一定得先连一起 你好,多管并联,MOS管哪些参数要一致?S与S、D与D、G与G(是否先串个电阻再才能)并连?

赞一个!!!

顶!看到楼主的解说,才这个参数,蛮重要!!! IGBT也有这样的耐压特性,1700V的可以耐到1900V+ 好像Si半导体都有这样的耐压特性

按道理说,温度越高,漏电流越大,耐压越低才是,为什么温度高了反而耐压高

半导体材料还有这样一个特性:温度越高,电阻率越高(刚刚百度的)

这个特点就可以解释为什么温度高耐压就高了

请教一个问题。MOS的VDS是正温度系数,但是这个值有什么影响呢?(与常温比较)。因为击穿后,MOS的温度是上升,这个时候VDS也会上升,导致雪崩停止。举个例子,假如60V的MOS,在低温下(-55C)击穿电压温54V,该MOS在应用中,VDS的关断后平台电压为56V,那么在低温下就会击穿雪崩,但是因为温度会上升,VDS击穿电压也上升,雪崩自然很快截止,所以电源还是安全的。

还是说这种情况的应用是很危险的,因为从另一个角度说,MOS的损害与两个因素有关:一个是表现为热(结温);一个表现为Idsmax。在雪崩的发生时,由于VDS平台的能量太大,Idsmax会超出了MOS的最大承受电流,从而MOS损坏呢。

上面这两种情况,那一种会先动作呢?1)温度上升,雪崩停止;2)电流过大,雪崩停止前,MOS已经损坏。。

感觉有点矛盾,所以,同问!

这个地方,看起来确实有点矛盾的感觉,但是为了可靠性的考虑希望实际应用时考虑一下低温时的BVDSS。

我认为MOS的损坏最终还是因为热,所以当散热能力足够好时,可能会是(1),当散热能力不够时,可能是(2)。

你是怎么看的?欢迎指点!

看这图意思是MOS管的耐压随着环境温度降低,耐压跟着降低? 你看反了吧,耐压跟温度是正温度系数,温度低耐压跟着低 挺好的!学习了…………!期待后面的更加精彩…………! 看到这里我就准备收藏了~ 同收 顶!经验千金难买,无私奉献!可贵! 好,继续! 实际工作电压只要不大于BVDSS(规格书标600V),MOS管就不会坏,600V是管子的最高安全工作电压.

还有体二极管的几个参数,补上!

Body Diode-1

VSD,二极管正向压降 ==>这个参数不是关注的重点

trr,二极管反向回复时间 ==>越小越好

Qrr,反向恢复电荷 ==>Qrr大小关系到MOSFET的开关损耗,越小越好,trr越小此值也会小

Body Diode-2

trr越小此值也会小---------这个未必

从上图看出,Qrr就是Qs+Qf,也就是以trr为底以Irrm为高的三角形面积,可见考量反向恢复损耗时还要考虑反向恢复电流Irrm,相同的Qrr时,trr越小意味着Irrm越大,di/dt也大,反向恢复特性越硬,这种特性在超结MOS上暴露无遗

多谢武哥指正

我这种说法有局限性,前提条件得是di/dt是一样的

事实上不同制程的MOS,如果只看trr和Qrr也是不够准确的反应反向恢复特性,因为qrr未必是一个规则的三角形,差不多的“面积”和“低”也会有很不一样的“高”

以下是2款不同制程的MOS,平面MOS和

20150312_155457

20150312_153114

超结MOS,工作在容性区时的电流波形

无标题

从参数来看,平面MOS在数据上比不上超结MOS,但从波形上看好了很多。

这个还请武哥帮忙分析一下,是什么参数会让波形有这么大的差别,让我们学习一下!

平面MOS用着比coolmos结实,尤其是做短路保护时效果很明显

酷的芯片小了3倍当然没有平面的结实啦 sic的更小 那岂不是SiC短路更不禁搞? 是的,几us就死掉了

这些是同一个板子,同样条件下测出来的波形吗?

同一块板子换不同MOS测的。体二极管反向恢复特性一直都是超结MOS的死穴,初步推断是由于其反恢复电流峰值和di/dt比较大的原因,像20N60C3这种Irr高达70A,但可惜没有哪家会提供详细的曲线给参考

无标题

1430226493-99374

我怀疑他的曲线是酱紫的

多谢武哥讲解!

这张图很形象,一下就了解了

请教一个问题,我们知道MOS的电流是可以双向流通的,即电流可以从D到S,也可以从S到D,那当电流是从S到D时,电流是怎么流的呢,是从MOS自身流过,还是从MOS的体二极管流过的呢。还望解答! 导通时测压降可以吗 关于Qrr这一块和开关损耗这块的关联,版主能解释一些么!谢谢……! 顶!经验千金难买,无私奉献!可贵! 双手支持! 支持一下。 好贴,一定要顶!
VGRDSmin[V]

这个参数我一直不知道什么意思。 100V 100Amos 但是不是每个手册里面都有这个参数的

没见到过这个参数,你截图上来大家一起看看 好帖顶一下,学习学习 顶一个,有空给大家讲一讲比较重要的SOA。

会的!

明天来更新SOA~

SOA曲线可以分为4个部分:

1. Rds_on的限制,如下图红色线附近部分

SOA-1

此图中:

当VDS=1V时,Y轴对应的ID为2A,Rds=VDS/ID=0.5R ==>Tj=150℃时,Rds(on)约为0.5R

当VDS=10V时,Y轴对应的ID为20A,Rds=VDS/ID=0.5R ==>Tj=150℃时,Rds(on)约为0.5R

所以,此部分曲线中,SOA表现为Tj_max时RDS(on)的限制

2. 最大脉冲电流限制,如下图红色线附近部分

SOA-2

此部分为MOSFET的最大脉冲电流限制,此最大电流对应ID_pulse.

ID_pulse

3. VBR(DSS)击穿电压限制,如下图红色线附近部分

SOA-3

此部分为MOSFET VBR(DSS)的限制,最大电压不能超过VBR(DSS) ==>所以在雪崩时,SOA图是没有参考意义的

VDS-1

4. 器件所能够承受的最大的损耗限制,如下图红色线附近部分

SOA-4

上述曲线是怎么来的?这里以图中红线附近的那条线(10us)来分析。

上图中,1处电压、电流分别为:88V, 59A,2处电压、电流分别为:600V, 8.5A。

MOSFET要工作在SOA,即要让MOSFET的结温不超过Tj_max(150℃),Tj_max=Tc+PD*ZthJC, ZthJC为瞬态热阻

ZthJC

SOA图中,D=0,即为single pulse,红线附近的那条线上时间是10us即10^-5s,从瞬态热阻曲线上可以得到ZthJC=2.4*10^-2

从以上得到的参数可以计算出:

1处的Tj约为:25+88*59*2.4*10^-2=149.6℃

2处的Tj约为:25+600*8.5*2.4*10^-2=147.4℃

D是占空比的意思吗?为什么D=0就对应是single pulse? D就是占空比,图中没说D=0就是单次脉冲,两个不影响的 是的,D=0就是单次脉冲 其实可以认为单脉冲的tp对于无穷大时间来说,D为0 从瞬态热阻曲线上可以得到ZthJC=2.4*10^-2,大师这边是怎么看出来。

1

如上图红色圈中,横坐标10us对应single pulse曲线的值,也就大概是2.4*10^-2

大师,请问一下,这个第二个图里D=tp/T,但tp不是等于10的-5次方,而D又等于零,这是怎么回事啊?

按照这样理解,那么图中某一曲线中的某两个点对应的电压电流的乘积(等于功耗)应该是相等的,问题是有的规格书中功耗差异还是挺大的。例如英飞凌的IPB020N10N5中的图中10mS的曲线中的两个点4.5A*20V=90W ,另外一点2A*30V=60W

QQ图片20161222141910

从数学角度来说,这种坐标系下画直线,除非直线穿过10的整数次幂的点,不然乘积不会相等。

具体原因请问您现在搞清楚了吗?

MOSFET datasheet上往往只有Tc=25和80℃时的SOA,但实际应用中不会刚好就是在Tc=25或者80℃,这时候就得想办法把25℃或者80℃时的SOA转换成实际Tc时的曲线。怎样转换呢?

有兴趣的可以发表一下意见~

继续关注更新 这个是有个换算公式的,Infineon的资料上有,我记得分享过这个资料 是的,他们之间的关系式通过瞬态热阻联系起来的

把25℃时的SOA转换成100℃时的曲线:

1. 在25℃的SOA上任意取一点,读出VDS, ID,时间等信息

SOA-4

如上图,1处电压、电流分别为:88V, 59A,tp=10us

计算出对应的功耗:PD=VDS*ID=88*59=5192 (a)

PD=(Tj_max-Tc)/ZthJC -->此图对应为Tc=25℃ (b)

(a),(b)联立,可以求得ZthJC=(Tj_max-25)/PD=0.024

2. 对于同样的tp的SOA线上,瞬态热阻ZthJC保持不变,Tc=100℃,ZthJC=0.024.

3. 上图中1点电压为88V,Tc=100℃时,PD=(Tj_max-100)/ZthJC=2083

从而可以算出此时最大电流为I=PD/VDS=2083/88=23.67A

4. 同样的方法可以算出电压为600V,Tc=100℃时的最大电流

5. 把电压电流的坐标在图上标出来,可以得到10us的SOA线,同样的方法可以得到其他tp对应的SOA(当然这里得到的SOA还需要结合Tc=100℃时的其他限制条件)

这里的重点就是ZthJC,瞬态热阻在同样tp和D的条件下是一样的,再结合功耗,得到不同电压条件下的电流

ZthJC/瞬态热阻计算:

1. 当占空比D不在ZthJC曲线中时,怎么计算?

2. 当tp<10us是,怎么计算?

不知道怎么的,图片没法上传,明天再看看能不能传得了

示例图片_01我能传 ,higel试试你OK了嘛?

资料在家里电脑上,晚上回去再试试

这美女是谁?

这是谁 这女的图像:像是德国乐队里的那个法国小妞Ria Schenk Sängerin(Sotiria Schenk)。

这个是娜娜姐?

不好意思,没看到楼主意见对这个问题,提出来了

1. 当占空比D不在ZthJC曲线中时:(其中,SthJC(t)是single pulse对应的瞬态热阻)

ZthJC-2

ZthJC-1

2. 当tp<10us时:

ZthJC-3

跟着higel老师学mos

我来做个例子,但是感觉好像不对,望higel老师纠正!

RTHJ

247

条件100k频率,5us导通时间,电压600v 环境100度 接温150

根据第二张图瞬时热阻z=k*Rth(0.78) 图上看出来是差不多是 z=0.055*0.78=0.0429

pd=(150°-100°)/0.0429=1165.5

I=Pd/600v=1.942a

意思是mos 100度环境温度情况下,100k 频率 5%占空比,电流为2a时,mos已经阵亡了,,,,,,,,,,,,,,,

实际工作时,VDS=600V时,MOSFET已经关闭了,ID=0~

MOSFET VDS同时不为0时就只有MOSFET的开通和关闭的上升/下降沿

还有,100kHz 5us,占空比是50%

是的,电压600v和电流几a,时间还是5us,不知道啥结构才能出现这样的情况,,,,,说着是5us,,其实心里面想的500ns,,,,

就是一个500ns的导通时间,峰值有个13a左右,,,最高电压400v的样子,不知道该选个啥mos,,,

Tj=Tc+PD*ZthJC

参考这个公式去算,Tj<Tj_max,建议取70%~90%Tj_max

最后实际验证下

79贴中RthJC(t)这个参数是怎么来的?求高手解答 请问,那个时间是指什么?在SOA曲线中。 电压、电流持续时间 电压电流都是实时在变的呢 把时间分成最小的段,挑最大的电压、电流的那一段算瞬时温升

看了好多篇,还是没有看个明白,,,看楼主是根据他画的时间计算的,但是没画出时间的最大电流值怎么计算?不知道ZthJC,也无法算出PD

例如:比如我要环境100度,电压600v 导通时间5us时 最大电流值,谢谢

晚上回去会更新这一部分的

我是这么理解的,导通时间和占空比定了瞬态热阻就定了,它只是传热的参数只与持续时间有关,导通时间为1ms,瞬态热阻为0.25K/W(这里单位是开尔文,楼主的公式应该是经过开尔文和摄氏度变换过的),而耐压值定了,导通时间定了,最大结温实际上已经定了(对于同一个管子),计算25°C下的结温和100°C下的最大结温在其他参数不变的情况下是一样的,只是瞬态积温不同,计算最大结温=25+100*5*0.25=150℃,在计算100℃下的最大电流(150-100)/0.25=100*I,此时电流为2A。这里环境温度为100℃也就是说积温只允许50℃,对应的最大电流为2A

这个地方不能这样子计算吧,我们可以看mos管在80度时的参数,在1处,分别为50v 48A,此时对应的功耗为50*48=2400,随着温度的变化,电压和电流的数值都会发生改变

感谢lz的无私奉献,学到很多!

这个0.024是怎么计算出来的?

感觉没有办法计算啊

PD=VDS*ID=88*59=5192(a)

PD=(Tj_max-Tc)/ZthJC (b)

(a)与(b) 两式联立,

算不出ZthJC = 0.024啊?

请解释,谢谢!

这个图是在TC=25℃的条件下得出的,为什么可以推导出在Tj=150℃时,Rdson依然等于0.5R。 这个图是在TC=25℃的条件下得出的,为什么可以推导出在Tj=150℃时,Rdson依然等于0.5R。 这个0.5R是在Tj_max时的Rds(on)值,跟Tc无关 l楼主辛苦了,奉上的都是干货 非常深刻,NB 多谢支持! 有没有MOS损耗计算的方法和公式? 此贴只讲datasheet,MOSFET的损耗计算的帖子论坛有很多,你可以去搜一下 此贴是好贴,很多做了很久的工程师对此不知晓。。。。普及常识,赞一个! 写这么多,就是希望能够对大家有点用处 留个脚印,后续观赏! 谢谢!点赞 谢谢分享,很实用。 很实用的分享. 好东西,顶起来! 对于初学者有很大用处,尽管有些看不懂。但至少对于MOS管选型有了些许思路。对规格书看的更仔细了,设计出来的板子可以更严谨。 不懂的可以拿过来跟大神讨教,这有好多厉害人物~~~

真是好贴呀!

楼主把你的干货都掏出来!

真不错!赞一个! 好东西,收藏! 不错,顶一个,请继续。 好帖子,学习。 MARK下,晚点再来看 好贴, 好东西 留个名

还有一个很重要的参数:雪崩

这个参数120帖后继续~~

人气很差,给点动力吧

我来顶一下。关于雪崩,问个问题,重复尖峰超过MOS耐压会否导致雪崩击穿? MOSFET上有EAR(重复雪崩能量)这个参数,尖峰的能量<EAR,管子还不会被击穿 顶到120贴,学习一下MOSFET的雪崩

谢谢!学习了。 顶, 盖楼 盖楼,加人气! 现实中没有注意到这个参数,坐下听讲~~~ 不知道您对MOS管高压串联使用有何见解或使用经验~比如仙童的2N100,如果串联使用,但开通一致性较差的话...有何良策 我只见过StackFET这种MOSFET的用法,不知道你指的串联是这种用法吗

StackFET-2

StackFET-1

这种串联的方式我用过:IC内部有一个集成的MOS,外面再串一个

这种应用需要VR1,VR2,VR3/ZD1来钳位下面一个MOSFET上的最大VDS电压

这样接法的优点是什么 相当于串联,耐压高了,可以用在高输入电压的场合

EAS:单次雪崩能量,EAR:重复雪崩能量,IAR:重复雪崩电流

Avalanche

雪崩时VDS,ID典型波形:

Avalanche-0

上图展开后,如下:

Avalanche-1

MOSFET雪崩时,波形上一个显著的特点是VDS电压被钳位,即上图中VDS有一个明显的平台 正确测试雪崩电压点的方法是什么,科普一下

测试电路如下,具体的测试方法我也没接触过,同样需要有知道的朋友分享一下

001

MOSFET雪崩的产生:

EAR

在MOSFET的结构中,实际上是存在一个寄生三极管的,如上图。在MOSFET的设计中也会采取各种措施去让寄生三极管不起作用,如减小P+Body中的横向电阻RB。

正常情况下,流过RB的电流很小,寄生三极管的VBE约等于0,三极管是处在关闭状态。

雪崩发生时,如果流过RB的雪崩电流达到一定的大小,VBE大于三极管VBE的开启电压,寄生三极管开通,这样将会引起MOSFET无法正常关断,从而损坏MOSFET。

因此,MOSFET的雪崩能力主要体现在以下两个方面:

1. 最大雪崩电流 ==>IAR

2. MOSFET的最大结温Tj_max ==>EAS、EAR 雪崩能量引起发热导致的温升

楼主看105楼回复,是不是有前后有点矛盾~请指教!

雪崩是电压的概念,瞬间大电流并不是指雪崩

瞬间大电流是因为I^2*Rds(on)损耗导致温升超过Tj_max损坏MOSFET的

深圳威兆半导体有限公司,自主研发生产,专业中低压MOS全线,产品主要应用于快充,Type c 移动电源,电动工具,锂电池保护 ,电子烟,航模,小家电等,有需要的朋友及代理商请与张联系:13421304640

单次雪崩能量计算:

Avalanche-1

上图是典型的单次雪崩VDS,ID波形,对应的单次雪崩能量为:

EAS

其中,VBR=1.3BVDSS, L为提供雪崩能量的电感

雪崩能量的典型测试电路如下:

UIL

计算出来EAS后,对比datasheet上的EAS值,若在datasheet的范围内,则可认为是安全的(当然前提是雪崩电流<IAR)

同时,还得注意,EAS随结温的增加是减小的

EAS vs Tj

重复雪崩的计算:

EAR-1

上图为典型的重复雪崩波形,对应的重复雪崩能量为:

EAR-2

其中,VBR=1.3BVDSS.

计算出来EAR后,对比datasheet上的EAR值,若在datasheet的范围内,则可认为是安全的(此处默认重复雪崩电流<IAR)

同时也得考虑结温的影响

加油,继续! 学习中,太赞了

针对不同的拓扑,对MOSFET的参数有什么不同的要求呢?怎么选择适合的MOSFET?

欢迎大家发表意见,看法

1. 反激:

反激由于变压器漏感的存在,MOSFET会存在一定的尖峰,因此反激选择MOSFET时,我们要注意耐压值。通常对于全电压的输入,MOSFET耐压(BVDSS)得选600V以上,一般会选择650V。

若是QR反激,为了提高效率,我们会让MOSFET开通时的谷底电压尽量低,这时需要取稍大一些的反射电压,这样MOSFET的耐压值得选更高,通常会选择800V MOSFET。

2. PFC、双管正激等硬开关:

a) 对于PFC、双管正激等常见硬开关拓扑,MOSFET没有像反激那么高的VDS尖峰,通常MOSFET耐压可以选500V, 600V。

b) 硬开关拓扑MOSFET存在较大的开关损耗,为了降低开关损耗,我们可以选择开关更快的MOSFET。而Qg的大小直接影响到MOSFET的开关速度,选择较小Qg的MOSFET有利于减小硬开关拓扑的开关损耗

3. LLC谐振、移相全桥等软开关拓扑:

LLC、移相全桥等软开关拓扑的软开关是通过谐振,在MOSFET开通前让MOSFET的体二极管提前开通实现的。由于二极管的提前导通,在MOSFET开通时二极管的电流存在一个反向恢复,若反向恢复的时间过长,会导致上下管出现直通,损坏MOSFET。因此在这一类拓扑中,我们需要选择trr,Qrr小,也就是选择带有快恢复特性的体二极管的MOSFET。

4. 防反接,Oring MOSFET

这类用法的作用是将MOSFET作为开关,正常工作时管子一直导通,工作中不会出现较高的频率开关,因此管子基本上无开关损耗,损耗主要是导通损耗。选择这类MOS时,我们应该主要考虑Rds(on),而不去关心其他参数。

QQ截图20150505095827

请问楼主,PFC启动电路中,如果用MOSFET替代继电器作为开关,是否可行呢? 我的模块运行一段时间后,电路中继电器经常粘连,恼火中。

理论上可以的,但我没见过这么用的。可能原因有以下几个吧:

1. 需要提供一个额外的驱动信号来驱动MOSFET

2. 这里的MOSFET S极不是接地,需要浮地驱动,电路复杂成本高

3. 高压MOSFET的Rds(on)会比继电器线圈的内阻大,损耗会大,效率会低

4. 高压MOSFET价格也不便宜

你那里继电器经常坏,是不是质量有问题?

是的,电源质量还有问题,优化中。

继电器粘连的改善,搞了一段时间了,没有找到具体原因,才突发奇想,有病乱投医啊。

采用MOS常开着,一直有损耗,嘿嘿,并且电路复杂很多。

是啊,所以综合考虑下来这种情况还是得用继电器。

还有你这个是不是继电器电流选小了,是不是可以考虑换一个继电器型号

用继电器你没并电阻吗 对,应该还要加个吸收的~ RL1是什么用处,如果是RL3的话,你要控制开关时间,等电阻 充电差不多了,才打开继电器,这样就不会烧继电器了,我们一直这么用,从没出过问题 收藏! 还有Vth也很关键 是的,英飞凌最新出的一个系列,把Vth值提高了,这样对软开关来说,关断更快,关断损耗就小了,对效率(特别是轻载/空载时的效率)有提升 MOSFET损耗怎么计算才能准确

算准确,太难了吧

这个只能算个大概

还有电磁兼容的问题呢 QR的EMC会好一点 越高越贵 那必须的!

投票正式开始,投出的每一票都至关重要,最终大奖花落谁家?我们拭目以待...扫描


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QQ截图20150602111238



该参赛作品编号为NO.14

请楼主顺便科普一下各种封装选型需要考虑的因素

关于封装的选择,前面我有提到过(第16贴)。

封装:影响我们选择MOSFET的条件有哪些?

a) 功耗跟散热性能 -->比如:体积大的封装相比体积小的封装能够承受更大的损耗;铁封比塑封的散热性能更好

b) 对于高压MOSFET还得考虑爬电距离 -->高压的MOSFET就没有SO-8封装的,因为G/D/S间的爬电距离不够

c) 对于低压MOSFET还得考虑寄生参数 -->引脚会带来额外的寄生电感、电阻,寄生电感往往会影响到驱动信号,寄生电阻会影响到Rds(on)的值

d) 空间/体积 -->对于一些对体积要求严格的电源,贴片MOSFET就显得有优势了

关于封装的选择,还有哪些方面的影响,还请大家帮忙列出来 各种封装热阻耗散之类的,裸片能承受多大消耗功率,对比一下220F和220加矽胶垫片温升参考

这个我也只是参考一下datasheet中的RthJC, 然后结合一下MOS外壳到散热片,散热片到实际环境的热阻,去大概估算一个RthJA:

RthJA=RthJC+RthCS+RthSA (RthCS为MOS外壳到散热片的热阻,RthSA为散热片到实际环境的热阻)

裸片能够承受多大的损耗这个没有去考虑过,不过一般datasheet上针对不同的封装都有一个最大允许的损耗值,如下:

002

TO-220F和TO-220加矽胶垫片温升参考,这个从理论上不好分析计算,这个还会跟应用中的散热方式有关(自冷,风冷,水冷等~)。这个可以通过热分析的软件去建模、仿真。

不过在实际的应用中,TO-220F和TO-220有以下区别:

1. TO-220F因为在封装上多一道工艺,价格比同样的TO-220要稍高

2. TO-220封装往往需要配合绝缘片、绝缘粒,带来的安装工艺更复杂,成本会增加

3. 同样的散热片大小、同样的散热方式下,TO-220的散热比TO-220F要好;但TO-220安装过程中的不当会出现绝缘问题,因此对生产工艺要求要高一点

4. 对于有强制散热(风冷、水冷)等应用,推荐使用TO-220

重新整理了一下,整成PDF文档供大家参考。

如果有任何不正确的地方,请大家帮忙指出!!

深入理解MOSFET Datasheet.pdf

下载下来学习

楼主好人啊!

好贴心!! 谢谢啊,太贴心了,我没看到这里有整理好的,本人还新建了一个word,自己去总结,总结了30多页啊,, 不用客气 给力,已下载,很好的资料。 感谢楼主 厉害了我的哥

其实,MOSFET上还是有很多参数非常有用,接下来请higel给大家讲讲动态特性方面的参数

dynamic characteristics

这些参数对于软开关电源参数的设计,损耗的计算,驱动电路的设计都是不可或缺的

期待楼主的精彩讲解

我也期待~~

多谢冰版提出这些前面未涉及到的参数,这些参数还是需要好好留意一下的!

今天下班后,我把自己对这些参数的一些了解写出来,欢迎大家一起来提出自己的意见、建议。

顶起,好贴! 写的灰常好,期待楼主的精彩讲解 老梁版主,给点意见啊,顺便分享一下你的经验~

抽空更新一下!

32贴中有介绍过Ciss, Coss, Crss,这里再聊一下这几个参数在应用中的作用,怎么去去选择合适参数的MOSFET。

1. Ciss,Ciss= CGD+ CGS。

Qgd, Qgs与Cgd, Cgs成正比(Q=I*t),Qg=Qgs+Qgd+Q*,所以,Ciss越大对应的Qg也就会大。在驱动MOSFET时,同样大的驱动电流,Qg越大,对应的Vgs上升时间越长,换句话说就是Ciss大的MOSFET,需要更大的驱动电流来驱动

2. Coss,Coss= CDS+ CGD

在MOSFET的开关过程中,Coss会带来损耗,损耗为1/2*Coss*Vds^2*fsw,因此在选择MOSFET时,可以选择Coss较小的MOSFET来降低开关损耗(特别有利于提高轻载效率)。但是在移相全桥电路中,为了实现软开关,我们需要利用MOSFET的Cds和外部谐振电感谐振,这时候我们往往又得在MOSFET的DS极并联电容(增大Cds)来提供足够的谐振能量以实现软开关。

上面冰版有提到驱动电路的设计,这里必须得提一下MOSFET驱动电流的估算。

MOSFET的开通和关断的速度与MOSFET的栅极电容的充放电速度有关,他们之前的关系可以表示为:

tr(tf)=Vgs*C/I (tr/tf --驱动上升/下降时间,Vgs --电压,C --栅极电容,I --峰值驱动电流)

Qg=C*Vgs

==> tr(tf)=Q/I

==> I=Q/tr(tf) 这里的tr/tf并不是datasheet中的tr/tf,而是实际应用中Vgs的大概上升/下降时间,因为datasheet中的tr/tf是在特定的条件下测试出来的,一般都不去参考这个值。


我们可以用上面得到的公式去估算MOSFET所需的峰值驱动电流。

实际应用中,由于驱动电阻、驱动电压等影响,实际选择的峰值驱动电流需要比计算出来的驱动电流大一些

以IPP60R190C6为例,假设工作频率为100kHz,上升/下降沿时间大约为100ns

Datasheet中Qg=63nC (typ.),计算出需要峰值电流为:

I=63nC/100ns=0.63A

实际应用中,MOSFET驱动电路中会加驱动电阻,也有走线引入的电阻、电感,实际驱动器的峰值电流可以选择1A~2A。

基础详尽的讲述,学习了! 很不错的解释,看到以后突然觉得驱动电流这个因素还是很重要的 MOS 的驱动电流你这里可以估算,,可怎么去选择外接的驱动电阻的大小啊,,难道用驱动电压直接去除驱动电阻吗,,, 学习了 谢谢分享 很厉害 楼主讲得很好,点32个赞,辛苦了 谢谢;学习了,非常实用,,感谢 讲的很好啊,学习中··· 还请老梁版主多多指点! 学习中。。。。。

请教一下MOSFET的损耗如何计算?

目前了解到损耗包括;开通损耗,关断损耗,导通损耗

导通损耗时的电流是去上升阶段(MOSFET导通)的电流值还是整个周期的电流值?请指教!

MOSFET的损耗计算有简易的计算,也有详细的计算

详细的估计要计算个3-4页左右,很复杂

看看楼主有没有好一点的计算方法给大家分享一下

导通损耗计算周期内流过MOSFET的电流有效值

学习中··· 写得不错,支持!

绝对好贴,基础!

授人以鱼不如授人以渔,俺会继续等待的。。。。。。

其实现在国内的coolmos做的也挺好的,支持国产

支持国货,不过国产器件的耐压和电流裕量要是能和国外大厂看齐就更好了

未来会是国产的天下的,但目前国产的还有一段路要走 有什么推荐的国产产品么

锐俊,低压大电流MOS有优势。

后羿半导体也还好。

无锡新洁能,批量生产高中低压mosfet,cool-mos等

需要样品可联系

无锡美偌科微电子的,MAXPOWER品牌,中低压,大电流功率MOSFET,做得不错!最大电流379A。 留个记号 慢慢消化 已存 mark mark 先mark,回去再学习学习 收藏 mark 你好,請教一下,1.MOS管datasheet 中Vgs(th)和VGS哪個才是MOS gate的驅動電壓?2、如何選取低壓MOS才是合理的?

短路怎么保护

场管的VBR(DSS)是200v,请问如果在场管导通时,负载短路了,这个场管能扛得住3.5ms吗?此电压是不是会全部降落到场管,而R51处的电压很低呢?

Rachelmi 给个意见,谢谢 谢谢版主的分享,非常感谢! 不敢不敢

规格书中的VGS(th)才是MOS的开启电压啊,实际电路中,主ic出来的驱动电压一般至少需要有典型值(Type)的3倍,

才可确保管子完全导通。

VGS是管子栅极和源极之间可以承受的最大的电压,通常是+/- 20V,或+/- 30V

我是无锡新洁能功率MOSFET的FAE

正负30V是指Vpp吗 好贴,顶起 先顶再看。 回复一帖 学习!

学习一下啊

正有需要,多谢指导

学习学习! 来了解了解,学习 好文,頂一下

谢谢分享

谢谢楼主! 回复一天 要想电源弄好就要了解每个元件,搬个板登听大师讲 专业的解释是不一样啊 受教了

学习下

学习一下了,正在学习MOSFET相关的知识 xue xi 学习一下。。。。。 搬个板凳听课 感谢分享,很适合我这样的新手,谢谢 好好的文章,学习学习 拜讀中~~太感謝了 谢谢分享 学习 板凳,听课 学习学习 mosfet的datasheet看过不少,基本上关键参数都可以找到 mosfet的datasheet看过不少,基本上关键参数都可以找到 m

对MOSFET规格书/datasheet的理解我来学习的

学习来的 学习下

好贴,期待!

xuexi 。。 期待中。

看看你在讲什么

后可查看 学习一下! 认真学习一下。

学习了

11111 学习学习 要洗 看看 学习一下,正是新手想要的东西 也来学习下 看看

学习一下,

学习 想看看关于MOS方面的探讨 什么时候才能学完 看大神们的帖子受益匪浅!继续学习!

好帖

精华所在 非常感谢楼主啊,学习了 1111111111111 MARK~ MARK 学习了 很有用 顶,好贴,学习了 能够学习下,也不错 真是好帖呀!充电了不少知识,大赞楼主 好贴,值得学习! MOSFET管子一般的工作频率都是很大的是吧,1M的开关频率没问题吧,我看DS上有写就是OK?烦请版主讲解下这方面内容 帖子很有学习价值 我喜欢这样的楼主,大爱呀,无私分享经验! 好帖+10086

higel:

您好。谢谢您在帖子里面为大家解惑,给您点个赞。

我也有个疑惑的地方,如下图1所述:

问题

图1、我的疑惑

另外,我先请教一下下图2中漏源导通阻抗是怎么算出来的?

微信截图_20170711224118

图2、某mosfet的特性曲线

mark mark mark 学习了,写得很好 学习了,写的真好!

大电流电感

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