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淺析MOS管封裝選取的準則

 

一、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境溫度,如是否有風冷、散熱器的形狀和大小限制、環境是否封閉等因素,基本原則就是在保證功率MOS管的溫升和系統效率的前提下,選取引數和封裝更通用的功率MOS管 。

 

二、系統的尺寸限制
有些電子系統受制於PCB的尺寸和內部的高度,如通訊系統的模組電源由於高度的限制通常採用DFN5*6、DFN3*3的封裝;在有些ACDC的電源中,使用超薄設計或由於外殼的限制,裝配時TO220封裝的功率MOS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,這種設計生產工序會變複雜。

三、公司的生產工藝
TO220有二種封裝:裸露金屬的封裝和全塑封裝,裸露金屬的封裝熱阻小,散熱能力強,但在生產過程中,需要加絕緣墜,生產工藝複雜成本高,而全塑封裝熱阻大,散熱能力弱,但生產工藝簡單。
為了減小鎖螺絲的人工工序,近幾年一些電子系統採用夾子將功率MOS管夾在散熱片中,這樣就出現了將傳統的TO220上部帶孔的部分去除的新的封裝形式,同時也減小的器件的高度。

四、成本控制
在臺式機主機板、板卡等一些對成本極其敏感的應用中,通常採用DPAK封裝的功率MOS管,因為這種封裝的成本低。
因此在選擇功率MOS管的封裝時,要結合自己公司的風格和產品的特點,綜合考慮上面因素。

五、選取耐壓BVDSS
在大多數情況下,因為設計的電子系統輸入電壓是相對固定的,公司選取特定的供應商的一些料號,產品額定電壓也是固定的。
資料表中功率MOS管的擊穿電壓BVDSS有確定的測試條件,在不同的條件下具有不同的值,而且BVDSS具有正溫度係數,在實際的應用中要結合這些因素綜合考慮。
很多資料和文獻中經常提到:如果系統中功率MOS管的VDS的最高尖峰電壓如果大於BVDSS,即便這個尖峰脈衝電壓的持續只有幾個或幾十個ns,功率MOS管也會進入雪崩從而發生損壞。
不同於三極體和IGBT,功率MOS管具有抗雪崩的能力,而且很多大的半導體公司功率MOS管的雪崩能量在生產線上是全檢的、100%檢測,也就是在資料中這是一個可以保證的測量值,雪崩電壓通常發生在1.2~1.3倍的BVDSS,而且持續的時間通常都是μs、甚至ms級,那麼持續只有幾個或幾十個ns、遠低於雪崩電壓的尖峰脈衝電壓是不會對功率MOS管產生損壞的。

六、由驅動電壓選取VTH
不同電子系統的功率MOS管選取的驅動電壓並不相同,AC/DC電源通常使用12V的驅動電壓,筆記本的主機板DC/DC變換器使用5V的驅動電壓,因此要根據系統的驅動電壓選取不同閾值電壓VTH的功率MOS管。
資料表中功率MOS管的閾值電壓VTH也有確定的測試條件,在不同的條件下具有不同的值,VTH具有負溫度係數。不同的驅動電壓VGS對應著不同的導通電阻,在實際的應用中要考慮溫度的變化,既要保證功率MOS管完全開通,同時又要保證在關斷的過程中耦合在G極上的尖峰脈衝不會發生誤觸發產生直通或短路。