在當(dāng)今的開關(guān)電源設(shè)備中，MOS管的特性、寄生參數(shù)和散熱條件都會對MOS管的工作性能產(chǎn)生重大影響。因此深入了解功率MOS管的工作原理和關(guān)鍵參數(shù)對電源設(shè)計(jì)工程師至關(guān)重要。
目前，影響開關(guān)電源電源效率最大的兩個損耗因素是：導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，以下分別對這兩種損耗做具體分析。
導(dǎo)通損耗
導(dǎo)通損耗具體來講是由MOS管的導(dǎo)通阻抗Rds產(chǎn)生的，Rds與柵極驅(qū)動電壓Vgs和流經(jīng)MOS管的電流有關(guān)。如果想要設(shè)計(jì)出效率更高、體積更小的電源，必須充分降低導(dǎo)通阻抗。如圖1所示是導(dǎo)通阻抗Rds、Vgs和Id的曲線圖：
圖1：導(dǎo)通阻抗Rds與Vgs和Id的曲線圖
開關(guān)損耗
柵極電荷Qg是產(chǎn)生開關(guān)損耗的主要原因。柵極電荷是MOS管門極充放電所需的能量，相同電流、電壓規(guī)格的MOSFET，具有比較大的柵極電荷意味著在MOS開關(guān)過程中會損耗更多的能量。所以，為了盡可能降低MOS管的開關(guān)損耗，工程師在電源設(shè)計(jì)過程中需要選擇同等規(guī)格下Qg更低的MOS管作為主功率開關(guān)管。如圖2所示是柵極電荷Qg與Vgs的曲線圖：
圖2：柵極電荷Qg與Vgs的曲線圖
MOS管選型
針對開關(guān)電源的應(yīng)用，美國中央半導(dǎo)體（Central Semi）推出了一系列低Rds和Qg的功率MOSFET。代表型號為CDM2205-800FP，該MOS管具有以下性能優(yōu)勢：
• 最大耐壓為800V
• 最大連續(xù)電流5A
• 導(dǎo)通阻抗低至2.2Ω
• 柵極電荷Qg僅為17.4nC
如圖3所示是CDM2205-800FP在反激開關(guān)電源中的應(yīng)用。在電源設(shè)計(jì)器件選型中，首先根據(jù)電源的輸入電壓，確定器件所能承受的最大電壓，額定電壓越大，器件的成本就越高。然后需要確定 MOS管的額定電流，該額定電流應(yīng)該是負(fù)載在所有情況下能夠承受的最大電流。確保所選擇的MOS管能夠承受連續(xù)電流和脈沖尖峰。
圖3：CDM2205-800FP在反激開關(guān)電源中的應(yīng)用
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