為你的應(yīng)用選擇合適的高壓MOSFET

　　RэJA= RэJC+RэCS+RэSA 算式 3

　　RэJC 是接面至管殼(junction to case)熱阻，與裸晶的尺寸有關(guān)。RэCS是管殼至散熱器(case-to-sink)熱阻，與熱界面及電氣隔離有關(guān)，是用戶參數(shù)。RэSA是散熱器至環(huán)境熱阻，主要與散熱器及空氣流動(dòng)有關(guān)。

　　半導(dǎo)體數(shù)據(jù)手冊(cè)一般提供離散封裝的接面至管殼熱阻與接面至散熱器熱阻。數(shù)據(jù)手冊(cè)里也常常會(huì)提供接面至環(huán)境熱阻，但其假設(shè)條件是沒有散熱器而且部件安裝在靜止空氣中的電路板上，或者對(duì)于一些表面安裝組件，假設(shè)安裝在確定鋪銅量的電路板上。在大多數(shù)情況下，確定管殼至散熱器熱阻以及散熱器至環(huán)境熱阻是由電源工程師負(fù)責(zé)的。

　　熱阻的重要性表現(xiàn)在多個(gè)方面，包括組件的額定電流，如下表所示。表中列出的三種不同600V部件的額定電流均為7A，但彼此的RDS(on)值與RэJC值相差極大。由于MOSFET的額定電流完全由傳導(dǎo)損耗公式?jīng)Q定，因此熱阻降低的影響十分明顯。

　　因此，選擇正確的部件實(shí)際上取決于你打算如何使用這些部件，打算采用什么開關(guān)頻率，什么拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和應(yīng)用中的導(dǎo)熱路徑，當(dāng)然，還要考慮你準(zhǔn)備接受的成本。

　　一些通用的指引是，在沒有寄生二極管恢復(fù)損耗的功率因子校正(PFC)和返馳式應(yīng)用中，如果滿足效率要求所需的RDS(on)大于1Ω，先進(jìn)的平面制程是更好的解決方案，例如UniFET (II)、QFET 或 CFET。這主要是因?yàn)檩^低的RэJC有助于MOSFET部件保持較低溫度。對(duì)于這種較大RDS(on)的需求，由于邊緣終端的緣故，電荷反射型部件的活動(dòng)區(qū)只占整個(gè)裸晶面積的較小比例。參見圖1和圖2。對(duì)于這些應(yīng)用，平面MOSFET，即使硅片尺寸稍大，也是成本較低的制程，此外兩者封裝成本也差不多。

　　對(duì)于需要反向恢復(fù)的應(yīng)用，除RDS(on)和 RэJC值之外，還必須關(guān)注寄生二極管的其它特性，這一點(diǎn)是非常重要的。采用先進(jìn)平面技術(shù)與新型電荷平衡技術(shù)的MOSFET部件都具有更好的寄生二極管特性。這些部件系列包括采用先進(jìn)平面技術(shù)的UniFETTM FRFETTM和Ultra FRFET II ，以及采用新型電荷平衡技術(shù)的SuperFET MOSFET和 SupreMOS MOSFET。

　　在需要最低RDS(on)與快速開關(guān)的應(yīng)用中，新的平衡型部件，比如SupreMOS與SuperFET，可提供最大的優(yōu)勢(shì)。由于閘極電荷、RDS(on)和RэJC的崩潰值各有差異， 一般而言，SuperFET在RDS(on)要求為0.5-1Ω時(shí)具有最大優(yōu)勢(shì);而SuperMOS在RDS(on)低于0.5Ω時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯，這一差異也是由于熱阻的影響。

　　由于節(jié)約1W電比發(fā)1W電更有價(jià)值，功率電子工程師將繼續(xù)致力于在每個(gè)應(yīng)用中采用更高效的解決方案。我們必須謹(jǐn)記，影響功耗的因素有很多，包括電路拓?fù)浜蚆OSFET上的應(yīng)力。同時(shí)MOSFET的阻抗損耗、開關(guān)損耗以及熱特性也非常重要。

　　隨著開關(guān)頻率的提高，開關(guān)損耗(可能包括寄生二極管恢復(fù))也增加了，在某些拓?fù)渲?，這些損耗可能比”RDS(on)”造成的傳導(dǎo)損耗更顯著。即使在開關(guān)損耗最小的諧振拓?fù)渲?，MOSFET的寄生二極管也作用重大，如果它的反向恢復(fù)時(shí)間”trr”太長(zhǎng)，就可能無(wú)法獲得內(nèi)在拓?fù)涮峁┑男蕛?yōu)勢(shì)。因此，透徹了解公式1、2、3，并掌握如何把它們運(yùn)用到你的應(yīng)用中，將能夠幫助你選擇具有正確特性的MOSFET，最終實(shí)現(xiàn)更高效的解決方案。在所有應(yīng)用中，使MOSFET保持盡可能低的溫度將有助于提高電源的效率。這是因?yàn)镽DS(on)和 Qrr 隨溫度增加而增加，所以，在更高效的設(shè)計(jì)中，密切關(guān)注熱路徑及其所有組件非常關(guān)鍵。