中心議題：
- 探討
解決方案：
- 選用N溝道還是P溝道
- 確定額定電流
- 確定熱要求
首先要進行MOSFET的選擇,，MOSFET有兩大類型：N溝道和P溝道。在功率系統(tǒng)中,，MOSFET可被看成電氣開關,。當在N溝道MOSFET的柵極和源極間加上正電壓時，其開關導通,。導通時,，電流可經開關從漏極流向源極。漏極和源極之間存在一個內阻,，稱為導通電阻RDS(ON),。必須清楚MOSFET的柵極是個高阻抗端，因此,，總是要在柵極加上一個電壓,。這就是后面介紹電路圖中柵極所接電阻至地。如果柵極為懸空,，器件將不能按設計意圖工作,，并可能在不恰當的時刻導通或關閉，導致系統(tǒng)產生潛在的功率損耗,。當源極和柵極間的電壓為零時,，開關關閉，而電流停止通過器件,。雖然這時器件已經關閉,，但仍然有微小電流存在，這稱之為漏電流,，即IDSS,。
第一步：選用N溝道還是P溝道
為設計選擇正確器件的第一步是決定采用N溝道還是P溝道MOSFET。在典型的功率應用中,，當一個MOSFET接地,，而負載連接到干線電壓上時，該MOSFET就構成了低壓側開關。在低壓側開關中,，應采用N溝道MOSFET,，這是出于對關閉或導通器件所需電壓的考慮。當MOSFET連接到總線及負載接地時,，就要用高壓側開關,。通常會在這個拓撲中采用P溝道MOSFET，這也是出于對電壓驅動的考慮,。
第二步：確定額定電流
第二步是選擇MOSFET的額定電流,。視電路結構而定，該額定電流應是負載在所有情況下能夠承受的最大電流,。與電壓的情況相似,，設計人員必須確保所選的MOSFET能承受這個額定電流，即使在系統(tǒng)產生尖峰電流時,。兩個考慮的電流情況是連續(xù)模式和脈沖尖峰,。該參數以FDN304P管DATASHEET為參考，參數如圖所示：
在連續(xù)導通模式下,，MOSFET處于穩(wěn)態(tài),，此時電流連續(xù)通過器件。脈沖尖峰是指有大量電涌(或尖峰電流)流過器件,。一旦確定了這些條件下的最大電流,，只需直接選擇能承受這個最大電流的器件便可。
選好額定電流后,，還必須計算導通損耗,。在實際情況下，MOSFET并不是理想的器件,，因為在導電過程中會有電能損耗,，這稱之為導通損耗。MOSFET在“導通”時就像一個可變電阻,，由器件的RDS(ON)所確定,，并隨溫度而顯著變化。器件的功率耗損可由Iload2×RDS(ON)計算,，由于導通電阻隨溫度變化,，因此功率耗損也會隨之按比例變化。對MOSFET施加的電壓VGS越高,，RDS(ON)就會越?。环粗甊DS(ON)就會越高,。對系統(tǒng)設計人員來說,，這就是取決于系統(tǒng)電壓而需要折中權衡的地方,。對便攜式設計來說，采用較低的電壓比較容易(較為普遍),，而對于工業(yè)設計,，可采用較高的電壓,。注意RDS(ON)電阻會隨著電流輕微上升,。關于RDS(ON)電阻的各種電氣參數變化可在制造商提供的技術資料表中查到。
第三步：確定熱要求
選擇MOSFET的下一步是計算系統(tǒng)的散熱要求,。設計人員必須考慮兩種不同的情況,，即最壞情況和真實情況。建議采用針對最壞情況的計算結果,，因為這個結果提供更大的安全余量,，能確保系統(tǒng)不會失效。在MOSFET的資料表上還有一些需要注意的測量數據,；比如封裝器件的半導體結與環(huán)境之間的熱阻,，以及最大的結溫。
器件的結溫等于最大環(huán)境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結溫=最大環(huán)境溫度+[熱阻×功率耗散]),。根據這個方程可解出系統(tǒng)的最大功率耗散,，即按定義相等于I2×RDS(ON)。由于設計人員已確定將要通過器件的最大電流,，因此可以計算出不同溫度下的RDS(ON),。值得注意的是，在處理簡單熱模型時,，設計人員還必須考慮半導體結/器件外殼及外殼/環(huán)境的熱容量,；即要求印刷電路板和封裝不會立即升溫。
通常,，一個PMOS管,，會有寄生的二極管存在，該二極管的作用是防止源漏端反接,，對于PMOS而言,，比起NMOS的優(yōu)勢在于它的開啟電壓可以為0，而DS電壓之間電壓相差不大,，而NMOS的導通條件要求VGS要大于閾值,，這將導致控制電壓必然大于所需的電壓，會出現不必要的麻煩,。選用PMOS作為控制開關,，有下面兩種應用：
第一種應用，由PMOS來進行電壓的選擇,，當V8V存在時,，此時電壓全部由V8V提供,，將PMOS關閉，VBAT不提供電壓給VSIN,，而當V8V為低時,，VSIN由8V供電。注意R120的接地,，該電阻能將柵極電壓穩(wěn)定地拉低,，確保PMOS的正常開啟，這也是前文所描述的柵極高阻抗所帶來的狀態(tài)隱患,。D9和D10的作用在于防止電壓的倒灌,。D9可以省略。這里要注意到實際上該電路的DS接反,，這樣由附生二極管導通導致了開關管的功能不能達到,，實際應用要注意。
來看這個電路,，控制信號PGC控制V4.2是否給P_GPRS供電,。此電路中，源漏兩端沒有接反,，R110與R113存在的意義在于R110控制柵極電流不至于過大,，R113控制柵極的常態(tài)，將R113上拉為高,，截至PMOS,，同時也可以看作是對控制信號的上拉，當MCU內部管腳并沒有上拉時,，即輸出為開漏時,，并不能驅動PMOS關閉，此時,，就需要外部電壓給予的上拉,，所以電阻R113起到了兩個作用。R110可以更小,，到100歐姆也可,。