如何为电源设计选择合适的MOSFET
mosfet是半导体组件，主要用于开关应用，并且具有高电压和高电流的特点。它们具有更高的效率和更高的高速开关容量，使其成为电源设计中的最佳选择。让我们看一些标准，以帮助为电力电子项目选择合适的mosfet 。
逻辑开关行为的参数
不管给定项目使用的逻辑（和模拟）级别如何，都有不同的阈值确定设备的明显饱和或间断。换句话说，这些值定义了高逻辑电平或低逻辑电平的精确操作。通常，在高低层之间需要一个过渡区域，以确保两个层之间的过渡不会太突然。该区域定义为“非法”或“不确定”区域，如图1所示。
图1：通用mosfet的逻辑电平
观察最小和最大栅极-源极阈值电压很重要，如下所示：
v gs（th）（最小值）是栅极电压的值，低于该值mosfet就会关断。
v gs（th）（max）是栅极电压值，高于该电压mosfet将导通。
通常，最小栅极电压（对于5v正逻辑）在0.5v至1v之间。那些高于最大阈值的栅极电压会导通mosfet。最低点和最高点之间的电压可能会导通或关断mosfet。必须避免使用它们，因为它们表示不确定性区域，并且无法事先预测mosfet的性能。因此，有必要在设计新系统的逻辑之前研究每个器件的门的行为。在图2中，您可以看到一个经典的电路图，该图提供了一个用96 v电压供电的8ω负载。在这种情况下，mosfet可以用作电子开关，并且可以通过驱动“门”来激活。一个合适的电源。对于unitedsic uf3c065080t3s型号，适用于“栅极”的电压范围为–25 v至25v。
图2：电子开关的总图
现在，根据栅极电压，观察负载r1上流过的电流，看看mosfet的导电性能如何。相对图如图3所示。对于–25 v至5.8 v之间的所有“栅极”电压，该组件均保持关断状态（开关断开）。从6.4 v至25 v，mosfet的行为就像一个闭合开关。
图3：通过改变mosfet的“栅极”电压，可以改变mosfet的工作方式。
栅极电压在5.8 v至6.4 v之间（等效偏移为600 mv），该mosfet实际上在线性区域内工作。如图4的sic功率图所示，必须避免这个时间间隔，因为该组件会散发大量的热功率。实际上，m1的平均功率（红色曲线）的耗散如下：
停电期间：0 w 在饱和期间：12.5 w 在不确定时期和线性范围内：133.75 w，峰值为288 w 电路的效率也很大程度上取决于这一方面。
图4：必须避免在mosfet的“栅极”上施加不确定的电压。否则，其耗散将非常高。
r ds（on）参数
r ds（on）的意思是“漏极和源极之间的导通电阻”。mosfet通常用作功率晶体管的更好替代品，并用于大电流开关应用。如果此参数较低，则根据欧姆定律，意味着mosfet损失的能量更少，并导致更高的能量效率和更少的热量产生。因此，设计人员应选择具有尽可能低的r ds（on）值的组件模型。在我们的示例中，当mosfet导通时，可以使用以下公式轻松计算r ds（on）：
r ds（开） = v（漏极） / i（漏极）
从中：
r ds（开） = 1.00574 / 11.87428
根据组件数据手册的官方规格，其返回值等于0.084ω（84mω）。
输入（c iss）和输出（c oss）电容参数
mosfet本体上的“栅极”，氧化层和相对连接实际上就像一个小电容器一样起作用。一旦“门”受到电压，此虚拟电容器就会开始充电。充电需要时间，因此打开状态会有延迟。设计人员应选择尽可能低的输入电容的mosfet，以避免长时间的延迟。如果使用直接连接到mcu输出引脚的mosfet，则应通过外部电阻器连接“门”，以防止产生不良结果。关于所使用的sic模型，其电容参数如下：
输入电容（c iss）：在vds = 100 v，v gs = 0 v，f = 100 khz时– 1,500 pf 输出电容（c iss）：在vds = 100 v时，v gs = 0 v，f = 100 khz — 104 pf 与切换速度有关的参数
mosfet特别适合于快速开关应用。频率越高，变压器必须越小，但是传输的噪声会增加。无论如何，将组件链接到开关速度的一些基本参数如下：
开启延迟时间（tdon）：25 ns 上升时间（tr）：14 ns 关断延迟时间（tdoff）：54 ns 下降时间（tf）：11 ns 图5中的曲线图显示了在两个频率下切换mosfet的两种不同行为。上图以1 mhz的开关频率为参考，分别显示了负载上的电流信号，栅极上的电压和pwm发生器的电压。如您所见，该组件在此频率下的行为非常好。下图改为表示频率为10 mhz的方波信号。请注意，所有信号都高度失真，实际上，mosfet始终处于导通状态。
图5：mosfet在不同速度下的不同开关行为
结论
对于那些必须选择mosfet（或mosfets）的人来说，所检查的参数只是其中的几个。设计人员可以研究与组件有关的其他特性，例如散热和其他参数。与mosfet一起工作是非常有趣的经历，它可以极大地提高电路效率并扩大其工作可能性。要观察的其他工作参数是反向恢复，esd保护，开关损耗，支持的最大电压和电流以及许多其他参数。
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逻辑开关行为的参数
不管给定项目使用的逻辑（和模拟）级别如何，都有不同的阈值确定设备的明显饱和或间断。换句话说，这些值定义了高逻辑电平或低逻辑电平的精确操作。通常，在高低层之间需要一个过渡区域，以确保两个层之间的过渡不会太突然。该区域定义为“非法”或“不确定”区域，如图1所示。
图1：通用mosfet的逻辑电平
观察最小和最大栅极-源极阈值电压很重要，如下所示：
v gs（th）（最小值）是栅极电压的值，低于该值mosfet就会关断。
v gs（th）（max）是栅极电压值，高于该电压mosfet将导通。
通常，最小栅极电压（对于5v正逻辑）在0.5v至1v之间。那些高于最大阈值的栅极电压会导通mosfet。最低点和最高点之间的电压可能会导通或关断mosfet。必须避免使用它们，因为它们表示不确定性区域，并且无法事先预测mosfet的性能。因此，有必要在设计新系统的逻辑之前研究每个器件的门的行为。在图2中，您可以看到一个经典的电路图，该图提供了一个用96 v电压供电的8ω负载。在这种情况下，mosfet可以用作电子开关，并且可以通过驱动“门”来激活。一个合适的电源。对于unitedsic uf3c065080t3s型号，适用于“栅极”的电压范围为–25 v至25v。
图2：电子开关的总图
现在，根据栅极电压，观察负载r1上流过的电流，看看mosfet的导电性能如何。相对图如图3所示。对于–25 v至5.8 v之间的所有“栅极”电压，该组件均保持关断状态（开关断开）。从6.4 v至25 v，mosfet的行为就像一个闭合开关。
图3：通过改变mosfet的“栅极”电压，可以改变mosfet的工作方式。
栅极电压在5.8 v至6.4 v之间（等效偏移为600 mv），该mosfet实际上在线性区域内工作。如图4的sic功率图所示，必须避免这个时间间隔，因为该组件会散发大量的热功率。实际上，m1的平均功率（红色曲线）的耗散如下：
停电期间：0 w 在饱和期间：12.5 w 在不确定时期和线性范围内：133.75 w，峰值为288 w 电路的效率也很大程度上取决于这一方面。
图4：必须避免在mosfet的“栅极”上施加不确定的电压。否则，其耗散将非常高。
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r ds（开） = v（漏极） / i（漏极）
从中：
r ds（开） = 1.00574 / 11.87428
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