好文共赏|如何选择线性稳压电路的MOSFET-KIA MOS管

MOSFET之线性稳压电路

选择线性稳压电路的金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET,(Metal-Oxide- SemiconductorField-Effect Transistor)有许多的重要考虑，本文将简介使用MOSFET之线性稳压电路、计算线性稳压电路中MOSFET的消耗功率，并从MOSFET规格表中找出最小所需之闸极-源极电压，以及计算MOSFET最大所需导通电阻值与MOSFET内部半导体接面温度，并有设计实例做为参考。

使用MOSFET之线性稳压电路简介

“Vout”为额定输出电压、“Vin”为额定输入电压、“Iout”为额定输出电流、“Vgate为从控制芯片输出之闸极电压。

计算线性稳压电路中MOSFET的消耗功率

MOSFET的总消耗功率(Pdis)

Pdis=(Vin-Vout) * Iout

从MOSFET规格表中找出最小所需之闸极-源极电压

首先我们要确定最大额定输出电流值，对照转换特性图(transfer characteristics)找出最小所需之闸极-源极电压，便可查询控制芯片输出电压是否大于最小所需之闸极电压。

计算MOSFET最大所需导通电阻值

假设最大所需导通电阻值表示为Rds(on)max

Rds(on)max=(Vin-Vout)/Iout

若MOSFET工作时的导通电阻小于最大所需导通电阻值Rds(on)max 则此MOSFET为堪用组件。

计算MOSFET内部半导体接面温度

参考MOSFET外壳温度(Tc)计算出MOSFET内部半导体接面温度(Tj)

Tj=Tc+(Rth(jc)*Pdis)

Tj为MOSFET内部半导体接面温度，Tc为MOSFET接着平面的温度，Rth(jc) 为接面至表面热阻系数，要注意的是部份温度量测仪器不可直接接触带电物体。

设计实例

设计规格说明

Vin=2.8V , Vout=2.5V , Iout=10A

MOSFET的总消耗功率(Pdis)

Pdis=(Vin-Vout) * Iout = (2.8-2.5)*10= 3 (watt)

从MOSFET规格表中找出最小所需之闸极-源极电压，由下图可得知最小所需之闸极-源极电压为3.3伏特。

计算MOSFET最大所需导通电阻值

Rds(on)max=(Vin-Vout)/Iout= (2.8-2.5)/10= 30 (mΩ)

图3中的蓝色实线表示最大额定输出电流为10安培，而红色实线表示导通电阻值为60milli-Ω，其值大于30 milli-Ω,故不适用。绿色实线表示导通电阻值为30 milli-Ω，故紫色虚线区域为安应用区。而导通电阻值为30 milli-Ω时对应至闸-源极最小电压为3.65伏特。

输出电压为2.5伏特且闸-源极最小电压为3.65伏特，由以下计算可得知闸极电压必需大于6.15伏特。

Vgs = Vg-Vs = Vg-2.5. So Vg = Vgs+2.5 = 6.15 (V)--- 最小所需之闸极电压

参考MOSFT外壳温度(Tc)计算出MOSFET内部半导体接面温度(Tj)

若设定Tc为70℃而且Pdis为3 watt，于图4中可得知Rth(jc)为 3.2 K/W。

Tj=Tc+(Rth(Jc)*Pdis)=70+(3.2*3)=79.6℃

结论

基于以上说明，我们可以得知MOSFET的最大额定汲极电流(ID)必须大于输出额定电流,脉波信号控制芯片的输出至闸极之电压准位必须大于最小所需闸极-源极电压，MOSFET的表面温度与内部接面温度是相关联的。

若降低接面温度则同样条件下，其内部接面温度亦会下降。降低表面温度的方法有二种。第一为于PCB板上预留较多空间于MOSFET周围，使其较易散。另一方法为降低输出端与输入端之电压差，以降低功率损耗，进而降低MOSFET表面温度。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助