高压计算公式 - 为你的应用选择合适的高压MOSFET

　　RэJA= RэJC+RэCS+RэSA 算式 3

　　RэJC 是接面至管壳(junction to case)热阻，与裸晶的尺寸有关。RэCS是管壳至散热器(case-to-sink)热阻，与热界面及电气隔离有关，是用户参数。RэSA是散热器至环境热阻，主要与散热器及空气流动有关。

　　半导体数据手册一般提供离散封装的接面至管壳热阻与接面至散热器热阻。数据手册里也常常会提供接面至环境热阻，但其假设条件是没有散热器而且部件安装在静止空气中的电路板上，或者对于一些表面安装组件，假设安装在确定铺铜量的电路板上。在大多数情况下，确定管壳至散热器热阻以及散热器至环境热阻是由电源工程师负责的。

　　热阻的重要性表现在多个方面，包括组件的额定电流，如下表所示。表中列出的三种不同600V部件的额定电流均为7A，但彼此的RDS(on)值与RэJC值相差极大。由于MOSFET的额定电流完全由传导损耗公式决定，因此热阻降低的影响十分明显。

　　因此，选择正确的部件实际上取决于你打算如何使用这些部件，打算采用什么开关频率，什么拓扑结构和应用中的导热路径，当然，还要考虑你准备接受的成本。

　　一些通用的指引是，在没有寄生二极管恢复损耗的功率因子校正(PFC)和返驰式应用中，如果满足效率要求所需的RDS(on)大于1Ω，先进的平面制程是更好的解决方案，例如UniFET (II)、QFET 或 CFET。这主要是因为较低的RэJC有助于MOSFET部件保持较低温度。对于这种较大RDS(on)的需求，由于边缘终端的缘故，电荷反射型部件的活动区只占整个裸晶面积的较小比例。参见图1和图2。对于这些应用，平面MOSFET，即使硅片尺寸稍大，也是成本较低的制程，此外两者封装成本也差不多。

　　对于需要反向恢复的应用，除RDS(on)和 RэJC值之外，还必须关注寄生二极管的其它特性，这一点是非常重要的。采用先进平面技术与新型电荷平衡技术的MOSFET部件都具有更好的寄生二极管特性。这些部件系列包括采用先进平面技术的UniFETTM FRFETTM和Ultra FRFET II ，以及采用新型电荷平衡技术的SuperFET MOSFET和 SupreMOS MOSFET。

　　在需要最低RDS(on)与快速开关的应用中，新的平衡型部件，比如SupreMOS与SuperFET，可提供最大的优势。由于闸极电荷、RDS(on)和RэJC的崩溃值各有差异， 一般而言，SuperFET在RDS(on)要求为0.5-1Ω时具有最大优势;而SuperMOS在RDS(on)低于0.5Ω时优势明显，这一差异也是由于热阻的影响。

　　由于节约1W电比发1W电更有价值，功率电子工程师将继续致力于在每个应用中采用更高效的解决方案。我们必须谨记，影响功耗的因素有很多，包括电路拓扑和MOSFET上的应力。同时MOSFET的阻抗损耗、开关损耗以及热特性也非常重要。

　　随着开关频率的提高，开关损耗(可能包括寄生二极管恢复)也增加了，在某些拓扑中，这些损耗可能比”RDS(on)”造成的传导损耗更显著。即使在开关损耗最小的谐振拓扑中，MOSFET的寄生二极管也作用重大，如果它的反向恢复时间”trr”太长，就可能无法获得内在拓扑提供的效率优势。因此，透彻了解公式1、2、3，并掌握如何把它们运用到你的应用中，将能够帮助你选择具有正确特性的MOSFET，最终实现更高效的解决方案。在所有应用中，使MOSFET保持尽可能低的温度将有助于提高电源的效率。这是因为RDS(on)和 Qrr 随温度增加而增加，所以，在更高效的设计中，密切关注热路径及其所有组件非常关键。