开关电源之mos管知识

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1、独家：手把手教你读懂FET  现在；一台台电源，几乎都能发现FET的影子。几乎每个电源工程师都用过这东西，或用来逆变；或用来整流；或就当个开关。 由于用处不同；每个厂家都对不同用处FET做了专门优化。以致同样耐压/电流的FET；有多个型号。自然；每个厂家都有其独特的特点。高低贵贱；百花齐放，可见；作为工程师，读懂FET；选取最合适的器件，是多重要！FET管是由一大群小FET在硅片上并联的大规模集成功率开关。每个小FET叫胞，每个胞的电流并不大，只有百毫安级。设计师采用蚂蚁捍树的办法；多多的数量FET并联；达到开关大电流。也就是同样大小硅片和耐压下；

2、胞越多；允许电流越大。得益于多胞结构；FET的寄身二极管拥有了耐受电压击穿的能力。即所谓的雪崩耐量。在数据表中；以EAR（可重复雪崩耐量）和EAS（单次雪崩耐量）表示。它表征了FET抗电压（过压）冲击的能力。因此；许多小功率反激电源可以不用RCD吸收，FET自己吸收就够了。用在过压比较严重的场合，这点要千万注意啊！大的雪崩耐受力；能提高系统的可靠性！FET的这个能力和电压；终身不会改变。红色指示的是FET开关的沟道，兰色的是寄生的体二极管。平时；FET是关断的。当栅上加正压时；在邻近栅的位置；会吸引许多电子。这样；邻近的P型半导体就变成了N型；形成

3、了连接两个N取的通道（N沟道），FET就通了。显然；FET的耐压越高；沟道越长；电阻越大。这就是高压FET的RDSON大的原因，反之；P沟FET也是一样的，这里不在叙述。所以；功率FET，常被等效为：FET是实实在在的物质构成的；里面有导体/半导体/绝缘体。这些物质的相互搭配；做成了FET。那么；任何两个绝缘的导体，自然构成了物理电容——寄生电容 红色的就是DS间的寄生电容Coss。蓝色的就是密勒电容Cgd。黑色的就是栅原电容Cgs下面；分析这些电荷在开/关状态下，是如何影响FET工作的。FET静态关断时，Cgd/Cgs充电状态如图示： 栅电压为零

4、，Qgs=0。Qgd被充满，Vgd=Vds。注：由于Cds通常和其它杂散电容并联在一起；共同对电源施加影响，因此；这里暂时不做分析。问题将在后面和杂散参数一起一并讨论。给FET的栅极施加正脉冲。由于Cgd在承受正压时，电容量非常小（Cgd虽然小；但是Qgd=Cgd*Ugd，Qgd仍然是很大的），Cgs远大于Cgd。因此；脉冲初期，驱动脉冲主要为Cgs充电，直到FET开始开启为止。开启时；FET的栅电压就是门槛电压Vth。 当FET栅电压达到Vth，FET开始导电。无论负载在漏极还是在源极，都将因有电流流过而承受部分或全部电压。这样FET将经历由阻断

5、状态时承受全部电压逐渐变到短路而几乎没有电压降落为止的过程。这个过程中，Cgd同步经历了放电过程。放电电流为I=Qgd/ton。 Igd——密勒电流分流了FET的驱动电流！使得FET的栅电压上升变缓。弥勒电荷越大；这个斜坡越长。弥勒电荷不仅和器件有关还和漏极电压有关。一般；电压越高；电荷量越大。FET的栅电压达到Vth后；电流流过FET的沟道，此时；FET工作在线性区。FET视在斜率随Id大小变化而变。但；从Vg、Id的变化量看，两者之比就是FET跨到S。即S=(Id2-Id1)/(Vgs2-Vgs1)。由于在FET开的过程中，栅电压变缓，是弥勒电

6、容分流引起的，所以；也叫弥勒效应区。因此；在断续反激电源里，弥勒效应区的栅电压斜率基本不变。而正激、半/全桥等；斜率随负载而变弥勒效应时间（开关时间）ton/off=Qgd/Ig注：1）Ig指FET的栅驱动电流。FET“ON”     Ig=（Vb-Vth）/Rg2）Vb：稳态栅驱动电压FET经过弥勒区后；完全导通。原先阻断D-S的PN结被开启的沟道短路。由于失去了部分绝缘层，Cgd变大；以至和Cgs相当。并且；Cgd通过低阻抗的开启沟道；和Cgs实现物理上的并联。这样；使得后期的驱动栅电压沿发生了变化。如图示 FET的关断过程和开启过程的物理变化

7、是一样的，只是过程刚好相反如前面介绍，完整周期的驱动波型如图示贴个典型实测栅＆VD的波型，体验一下其中的奥妙。 EAR/EAS这两个量描述的是FET抗雪崩击穿的能力。EAR描述的是可重复的雪崩耐量。EAS描述的是单次耐量。如在小功率反激里；取消RCD吸收后，大电流负载时的漏极电压就需要EAR这个量来考核安全。再如大电流半/全桥电路里，桥短路时电流非常大；即便在安全工作区能关断FET；仍会因引线等杂散寄生电感的作用而产生过压，当关的比较快时；过压就会超过FET耐压极限而击穿。EAS是衡量FET此时是否安全的参量...这里只列举了这两个量的概念了两个实

8、际工程中的应用实例。它们的意义远非这些。这是这两个量的典型图表： 安全工作区SOA，先看这两张图这是两个同为600V的MO