MOSFET器件選型的3****則，教你成為器件選型大師
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俗話(huà)說(shuō)“人無(wú)遠慮必有近憂(yōu)”，對于電子設計工程師，在項目開(kāi)始之前，器件選型之初，就要做好充分考慮，選擇最適合自己需要的器件，才能保證項目的成功。
功率MOSFET恐怕是工程師們最常用的器件之一了，但你知道嗎？關(guān)于MOSFET的器件選型要考慮方方面面的因素，小到選N型還是P型、封裝類(lèi)型，大到MOSFET的耐壓、導通電阻等，不同的應用需求千變萬(wàn)化，下面這篇文章總結了MOSFET器件選型的10步法則，相信看完你會(huì )大有收獲。
1、功率MOSFET選型第一步：P管，還是N管？
功率MOSFET有兩種類(lèi)型：N溝道和P溝道，在系統設計的過(guò)程中選擇N管還是P管，要針對實(shí)際的應用具體來(lái)選擇，N溝道MOSFET選擇的型號多，成本低；P溝道MOSFET選擇的型號較少，成本高。
如果功率MOSFET的S極連接端的電壓不是系統的參考地，N溝道就需要浮地供電電源驅動(dòng)、變壓器驅動(dòng)或自舉驅動(dòng)，驅動(dòng)電路復雜；P溝道可以直接驅動(dòng)，驅動(dòng)簡(jiǎn)單。
需要考慮N溝道和P溝道的應用主要有：
（1）筆記本電腦、臺式機和服務(wù)器等使用的給CPU和系統散熱的風(fēng)扇，打印機進(jìn)紙系統電機驅動(dòng)，吸塵器、空氣凈化器、電風(fēng)扇等家電的電機控制電路，這些系統使用全橋電路結構，每個(gè)橋臂上管可以使用P管，也可以使用N管。
（2）通信系統48V輸入系統的熱插撥MOSFET放在高端，可以使用P管，也可以使用N管。
（3）筆記本電腦輸入回路串聯(lián)的、起防反接和負載開(kāi)關(guān)作用的二個(gè)背靠背的功率MOSFET，使用N溝道需要控制芯片內部集成驅動(dòng)的充電泵，使用P溝道可以直接驅動(dòng)。
2、選取封裝類(lèi)型
功率MOSFET的溝道類(lèi)型確定后，第二步就要確定封裝，封裝選取原則有：
（1）溫升和熱設計是選取封裝最基本的要求
不同的封裝尺寸具有不同的熱阻和耗散功率，除了考慮系統的散熱條件和環(huán)境溫度，如是否有風(fēng)冷、散熱器的形狀和大小限制、環(huán)境是否封閉等因素，基本原則就是在保證功率MOSFET的溫升和系統效率的前提下，選取參數和封裝更通用的功率MOSFET。
有時(shí)候由于其他條件的限制，需要使用多個(gè)MOSFET并聯(lián)的方式來(lái)解決散熱的問(wèn)題，如在PFC應用、電動(dòng)汽車(chē)電機控制器、通信系統的模塊電源次級同步整流等應用中，都會(huì )選取多管并聯(lián)的方式。
如果不能采用多管并聯(lián)，除了選取性能更優(yōu)異的功率MOSFET，另外可以采用更大尺寸的封裝或新型封裝，例如在一些AC/DC電源中將TO220改成TO247封裝；在一些通信系統的電源中，采用DFN8*8的新型封裝。
（2）系統的尺寸限制
有些電子系統受制于PCB的尺寸和內部的高度，如通信系統的模塊電源由于高度的限制通常采用DFN5*6、DFN3*3的封裝；在有些ACDC的電源中，使用超薄設計或由于外殼的限制，裝配時(shí)TO220封裝的功率MOSFET管腳直接插到根部，高度的限制不能使用TO247的封裝。
有些超薄設計直接將器件管腳折彎平放，這種設計生產(chǎn)工序會(huì )變復雜。
在大容量的鋰電池保護板的設計中，由于尺寸限制極為苛刻，現在大多使用芯片級的CSP封裝，盡可能的提高散熱性能，同時(shí)保證最小的尺寸。
（3）成本控制
早期很多電子系統使用插件封裝，這幾年由于人工成本增加，很多公司開(kāi)始改用貼片封裝，雖然貼片的焊接成本比插件高，但是貼片焊接的自動(dòng)化程度高，總體成本仍然可以控制在合理的范圍。在臺式機主板、板卡等一些對成本極其敏感的應用中，通常采用DPAK封裝的功率MOSFET，因為這種封裝的成本低。
因此在選擇功率MOSFET的封裝時(shí)，要結合自己公司的風(fēng)格和產(chǎn)品的特點(diǎn)，綜合考慮上面因素。
3、選取導通電阻RDSON，注意：不是電流
很多時(shí)候工程師關(guān)心RDSON，是因為RDSON和導通損耗直接相關(guān)，RDSON越小，功率MOSFET的導通損耗越小、效率越高、溫升越低。
同樣的，工程師盡可能沿用以前項目中或物料庫中現有的元件，對于RDSON的真正的選取方法并沒(méi)有太多的考慮。當選用的功率MOSFET的溫升太低，出于成本的考慮，會(huì )改用RDSON大一些的元件；當功率MOSFET的溫升太高、系統的效率偏低，就會(huì )改用RDSON小一些的元件，或通過(guò)優(yōu)化外部的驅動(dòng)電路，改進(jìn)散熱的方式等來(lái)進(jìn)行調整。
如果是一個(gè)全新的項目，沒(méi)有以前的項目可循，那么如何選取功率MOSFET的RDSON？這里介紹一個(gè)方法給大家：功耗分配法。
當設計一個(gè)電源系統的時(shí)候，已知條件有：輸入電壓范圍、輸出電壓/輸出電流、效率、工作頻率、驅動(dòng)電壓，當然還有其他的技術(shù)指標和功率MOSFET相關(guān)的主要是這些參數。步驟如下：
（1）根據輸入電壓范圍、輸出電壓/輸出電流、效率，計算系統的最大損耗。
（2）功率回路的雜散損耗，非功率回路元件的靜態(tài)損耗，IC的靜態(tài)損耗以及驅動(dòng)損耗，做大致的估算，經(jīng)驗值可以占總損耗的10%～15%。
如果功率回路有電流取樣電阻，計算電流取樣電阻的功耗?？倱p耗減去上面的這些損耗，剩下部分就是功率器件、變壓器或電感的功率損耗。
將剩下的功率損耗按一定的比例分配到功率器件和變壓器或電感中，不確定的話(huà)，按元件數目平均分配，這樣就得到每個(gè)MOSFET的功率損耗。
（3）將MOSFET的功率損耗，按一定的比例分配給開(kāi)關(guān)損耗和導通損耗，不確定的話(huà)，平均分配開(kāi)關(guān)損耗和導通損耗。
（4）由MOSFET導通損耗和流過(guò)的有效值電流，計算最大允許的導通電阻，這個(gè)電阻是MOSFET在最高工作結溫的RDSON。
數據表中功率MOSFET的RDSON標注有確定的測試條件，在不同的定義的條件下具有不同的值，測試的溫度為：TJ=25℃，RDSON具有正溫度系數，因此根據MOSFET最高的工作結溫和RDSON溫度系數，由上述RDSON計算值，得到25℃溫度下對應的RDSON。
（5）由25℃的RDSON來(lái)選取型號合適的功率MOSFET，根據MOSFET的RDSON實(shí)際參數，向下或向上修整。
通過(guò)以上步驟，就初步選定功率MOSFET的型號和RDSON參數。
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