怎样用好POWER MOSFET

MOSFET是Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor的首字母缩写,它在电子工业高频、高效率开关应用中是一种重要的元件.而POWER MOSFET是在二十世纪80年代开始被运用的.

主要参数

VDSS: D极-S极所能承受电压值,主要受制内藏逆向二极管的耐压,与温度成正比.

VGSS: G极-S极所能承受电压值.

ID: 元件所能提供最大连续电流,会随温度的升高而降低.

IDM: 元件所能承受瞬间最大电流.会随温度升高而降低,体现一个抗冲击能力. PD: 元件上所能承受电功率.计算公式PD(MAX)=(TJ-TC)/R?JC.

BVDSS: 最小值等于VDSS.

VGS(th): 使POWER MOSFET导通的门槛电压.数值愈高,代表耐杂讯能力愈强,但是如此要使元件完全导通,所需要的电压也会增大.与温度成反比.

IGSS: 在栅极周围所介入的氧化膜的泄极电流,愈小愈好.当所加入的电压,超过氧化膜的耐压能力时,会使元件遭受破坏.

IDSS: 即泄漏电流,通常很小,但是有是为了确保耐压,在晶片周围的设计,多少会有泄漏电流成份存在,此最大可能达到标准值10倍以上,与温度成正比.

RDS(ON): 导通电阻值.低压POWER MOSFET导通电阻是由不同区域的电阻所组成的.为了降低导通电阻值,MOSFET晶片技术上朝高集积度迈进,在制程演进上,TRENCH DMOS以其较高的集积密度,逐渐取代PLANAR DMOS成为MOSFET制程技术主流.与温度成正比.

VSD: MOS判断时内藏逆向二极管的正向电压降.

Qg: G极总充电量.

Qgs: G极-S极充电电量.

Qgd: G极-D极充电电量.

Ciss: 在截止状态下的栅极输入电容.CISS=CGS+CGD.

Coss: D极-S极的电容量,也是内藏三极管在逆向偏压时的容量.

Crss: D极-G极的电容量.此对于高频切换动作最有不良影响,CGD愈小愈好.

td(on):导通延迟时间.从有输入电压上升到10%开始到VDS下降到其幅值90%的时间.

tr: 上升时间.输入电压VDS从90%下降到其幅值10%的时间.

td(off): 关断时间.输入电压下降到90%开始到VDS上升到其关断电压10%时的

tf: 下降时间.输入电压VDS从10%上升到其幅值90%的时间.

ISD: 最大值等于ID.

ISM: 最大值等于IDM.

EAS: 单次脉冲雪崩击穿能量;计算公式=1/2LI2{V(BR)DSS/(V(BR)DSS-VDD)} 选用原则

实际选用时应考虑最坏的条件.如沟道温度TCH从50O C提高到100O C时,推算故障率将提高20倍.实际沟道温度不应超过125O C.

1)选择时,如果工作电流较大,则在相同器件额定参数下尽可能选用正向导通电

阻(RDSON)小和结电容(CISS)小的MOSFET.

2)器件的额定电压值/电流值应高于实际最大电压值/电流值20%;功耗值应高于

实际最大功耗的50%.

应用实例

1)DC-DC直流变换电路

设计参数:

Vds max=50V

Ipk=3A

fsw=130KHz

Don max=0.5

Vdr=7V

T?=75O C

MOSFET漏-源极最大电压Vds应该满足:Vds>Vds max>(Vi max+Vf)*1.2 MOSFET漏极连续最大电流Id应满足:Id>Ipk*1.2

可选用MOSFET HS15N10DA,栅极电阻Rdr=10R,其参数为:

Vds=100V; Id=15A; Vgs th=3V; Rds on=0.1R; Ciss=890pF; Qg=13nC; Qgs=4.6nC; Rthja=110O C/W; Tj max=150O C.

验证:Pon=Rds on*Don max*I2pk/3=0.15W;

Psw=Qgs*Rdr*Vds max*Ipk*fsw/(Vdr-Vgs th)=2.24W;

Poff=Ciss*Vds max2*fsw/2=1.44W;

Pgate=Qg*Vdr*fsw=0.12W;

Pmax=(Tj max-T?)/Rthja=0.68W;

总功率Ptotal max=Pon+Psw+Poff+Pgate=3.95W > Pmax=0.68W

需要加装足够大的散热器使用.

2)AC-DC反激式开关电源

设计参数

Ui=85-265Vac;47-63Hz

Uo=12Vdc

Io=1.25A

Po=15W

η>80%

Rip<100mV

Tem=0-40O C

MOSFET参数计算:Vds= Vin damax+VF(变压器反射电压)+VL(漏感)

= Vin acmax√2+Vs*(Np/Ns)+VL=529V;

Id=Ip max=2pin/Dmax*Vin acmin√2=0.694A

根据计算和高于实际值20%的选用原则,可选用Id>0.83A,Vds>634V的MOS.但考虑到功率损耗(实例1)DC-DC变换计算同样适用),可以选用Rds on更小的HS4N60FA.

3)同步整流电路

同步整流管也是工作在开关状态(其开关频率与开关管相同)，但因同步整流管工作于零电压(V GS≈0V)状态，其开关损耗可忽略不计。

设计参数

Vi=7-24Vdc

V o=1.25V

Io max=15A

Fsw=300K

Vic=5V

根据Id>Io max,Vds>Vi max的MOSFET选用原则,可选用HS20N03DA.查规格书:

Vds=30V; Rds on=0.02R@4.5V; Id=25A@100O C;Tj max=150O C; Rthja=45O C/W

Pdr=(1-V o/Vi max)*Io max2*Rds on=4.27W > Pmax=(Tj max-T?)/Rthja=1.67W

需要加装足够大的散热器使用.

系统可靠性分配报告

项目名称 系统可靠性分配报告 编制：____________________________ 审核：_____________________________ RAMS经理： _______________________ 技术经理:

目录 1?概述 (3) 2?可靠性建模 (3) 3?可靠性指标分配 (3) 3.1可靠性指标分配方法 (3) 3.2可靠性指标分配原则 (4) 3.3系统的可靠性分配 (6)

1.概述 正文宋体、小四、行距固定值20磅 2.可靠性建模 正文宋体、小四、行距固定值20磅 3.可靠性指标分配 可靠性分配即根据项目技术协议中规定的可靠性指标，按照一定的方法合理的分配到各个子系统功能模块或部组件，确定薄弱环节，采取有效的措施改进设计，从而保证各部组件、各分系统以及全系统达到可靠性指标要求。可靠性分配时一个自上而下，由大到小，从整体到局部，逐步分解，分配到各分系统，设备和元器件的过程。可靠性分配的目的是使各级设计人员明确其可靠性设计要求，根据要求估 计所需的人力、时间和资源，并研究实现这个要求的可能性及办法。 3.1可靠性指标分配方法 可靠性分配中采用了评分分配法。该分配方法是通过有经验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因素评分，并对评分值进行综合分析以获得各单元产品之间的可靠性相对比值，再根据该比值给每个分系统或设备分配可靠性指标。它适用于具备一定的人员技术素质基

础，可以发挥人员的主观能动性，发挥人员的工程经验，并使评分结 果具有一定的收敛性。 3.2可靠性指标分配原则 ①对于复杂度高的分系统、设备等，应分配较低的可靠性指标。因为产品越复杂，其组成单元就越多，要达到高可靠性就越困难并且更为费钱。 ②对于技术上不成熟的产品，分配较低的可靠性指标。对于这种产品提出高可靠性要求会延长研制时间，增加研制费用。 ③对于处于恶劣环境条件下工作的产品，应分配较低的可靠性指标。因为恶劣的环境会增加产品的故障率。 ④当把可靠度作为分配参数时，对于需要长期工作的产品，分配较低的可靠性指标。因为产品的可靠性随着工作时间的增加而降低。 ⑤对于重要度高的产品，应分配较高的可靠性指标。因为重要度高的产品的故障会影响人身安全或任务的完成。 评分法对上述因素进行综合评价，依据评价结果对可靠性指标进行分配。首先按照各因素对可靠性的要求，划分4个等级，等级标号越高对可靠性要求越低，分配的不可靠度或故障率越高。表1给出了可靠性影响因素等级划分标准。

系统可靠性分配

系统可靠性分配 一、概述 系统可靠性分配是系统可靠性设计的主要内容之一。它是根据一定的原则和方法，将系统可靠性指标自上而下逐级分配到下属各级产品的过程，也是人力、物力、财力合理试用的过程。 可靠性指标分配的目的在于将可靠性指标层层落实，使各级设计者明确自己的目标以便采取响应的措施，将可靠性设计进去。 对可靠性指标进行合理分配必须吃透两头：一头是对全局深刻了解，另一头是充分了解各个局部的特点。了解全局主要包括：用户对可靠性的目前要求及潜在要求，与可靠性相关的各种约束条件，例如性能要求、尺寸、重量、进度、成本、维修要求等。了解局部主要包括：下属产品技术难度，所含新技术比例；目前能达到的可靠性水平；提高可靠性的必要性及可能性；局部在全局的地位，是否是薄弱环节等。 可靠性分配与可靠性预计之间可以起到相辅相成的作用。建立在可靠性预计基础上的分配将会使这种分配更加合理。因此，在可靠性分配前，硬首先做好可靠性预计工作。 可靠性分配应尽早进行才有意义，一般适用于方案论证阶段及设计阶段早期。 需要说明的是，在进行可靠性指标分配时，由于许多情况还不明朗，可供使用的信息有限，很难做到一次分配到位。因而需要进行调整或再分配，即是说，可靠性分配是一个渐进、反复的过程。 二、可靠性分配的准则 要是可靠性分配做到合理，必须一方面满足系统的可靠性指标要求和约束条件要求；另一方面要具有可行性。为此，需遵循以下准则： ⑴危害度愈高，可靠性分配值愈高； ⑵无约束条件时，可靠性的分配值允许较高； ⑶复杂程度高，可靠性的分配值应适当降低； ⑷技术难度大，可靠性的分配值应适当降低； ⑸不成熟产品，可靠性的分配值应适当降低； ⑹恶劣环境条件工作的产品，可靠性的分配值应适当降低； ⑺工作时间长的产品，可靠性的分配值应适当降低。 以上准则是从不同的角度，逐一陈述的，即只考虑了但因素。实际分配中，系统所属产品往往是多因素的，在运用以上准则时要注意综合权衡。 三、可靠性分配方法的分类 按可靠性的模型分，可分为基本可靠性分配和任务可靠性分配。 按约束条件分，可分为无约束系统可靠性分配和有约束系统可靠性分配。 按分配的次数分，可分为首次分配和二次分配等。

电气系统可靠性报告

电子系统可靠性设计与寿命预测 课程报告 班级： 姓名： 学号： 2014.8.12

浅析正交表的使用 摘要：本文分析了正交试验设计方法常用的各种列表以及表中统计量符号表达中存在的问题，诸如列表中常出现正交表名书写错误、表中栏目名称不确切、表格和数据重复或短缺、因素与指标关系图多样化，以及极差分析表中统计量符号的多样化表示、方差分析表中多字母的统计量符号表示等，并对变量符号的规范表示给出了建议。 关键词：正交试验设计使用正交表 正交试验设计是利用一套规格化的表格——正交表,科学合理地安排试验,通过部分试验了解全面试验的情况，方便地找到诸多因素中对试验指标有显著影响的主要因素,确定使试验指标达到最佳的因素水平组合。正交试验设计方法的广泛应用，说明了科技的进步，也使科技论文的写作出现了重大转变；但正交试验设计方法的表达中存在不少问题，直接影响着科技论文和期刊的质量，因此，笔者对正交试验设计常用的各种列表和表中变量符号的使用情况进行分析。1、正交试验设计列表中存在的问题 1.1 正交试验设计方法及常见列表 正交试验设计过程通常包括： （1）确定试验因素及水平数； （2）选用合适的正交表； （3）列出试验方案及试验结果； （4）对正交试验设计结果进行分析，包括极差分析和方差分析； （5）确定最优或较优因素水平组合。 正交试验设计方法涉及的表格较多，编排时一般要遵循既简单明了又能完整表达的原则，因此列出的表格主要有：正交试验因素水平表、正交试验设计方案及试验结果、极差分析表和方差分析表。 1.2 正交表名的书写

选择合适的正交表，是正交试验设计的基础，而正交表名的写法是固定的，各个位置上的数字所代表的意义各不相同，一张正交表代表一种设计方法。如四因素三水平正交表L9（34），有的期刊中把它写成L9（43），有的写成L934，也有的写成L9（3）4，还有的写成L9（33）。实际上，正交表名Lm（q n）中的L表示一张正交表，其下标m表示试验次数（水平组合数），括号内的q表示因素的水平数，指数n表示最多可以安排因素（包括互作）的个数。如果试验设计时套用了正交表的设计方案L9（34），就不能因为，仅有3个因素，就将所套用的正交表名作随意改变。 1.3 表中栏目的称谓 一是常用一些意义广和范围大的词语来做栏目名称，不太确切。如有的将因素水平表中的“水平”列的栏目称为“序号”，更有的将正交试验设计方案及试验结果表中的“试验号”列的栏目也称为“序号”；二是将不同列栏目的意义混淆，如将“水平”与“因素”混淆，把因素水平表中的“水平”列（一般为第1列）的栏目称为“水平因素”，或者称为“因素”，而“因素”实际是各因素列（一般从第2列开始）的栏目；三是同一栏目又有多个称谓，如将“水平”列的栏目也称为“位极”，将因素水平表称为“因素位极表”，应统一称为“水平”。 1.4 重复的表格或数据 正交试验设计所用表格本身较多，如果表格或数据有重复，版面的浪费就很严重。常见的表格重复，主要是有的把选定的正交表单独列一次，这是不必要的，因为在正交试验设计方案及试验结果表中还要列出正交表。常见的数据重复，一是极差分析表与因素与指标关系图同时列出，实际上因素与指标关系图就是根据极差分析表中各水平的指标平均值而作的，因此只列其一即可；二是因素水平表中已给出了因素A、B…和水平1、2…所代表的实际含义，而在正交试验设计方案表的每个水平后的括号里再一次标注该水平所代表，的实际含义，这实际是数据的重复列出，这样，因素水平表给出的编号就失去了意义；当然，在不影响版面的情况下，可适当在每个水平后标注1次，以便直观。 1.5 短缺重要的表格或数据

可靠性分配

可靠性分配 第三章可靠性与维修性指标分配 3.1 概述 3.2 AGREE可靠性指标分配法 3.3 可靠性工程加权分配法 3.4 维修性工程加权分配法 3.5 进行可靠性与维修性指标分配在工程实施上应注意事项 第三章可靠性与维修性指标分配 3.1 概述 可靠性与维修性指标分配是为了把系统的可靠性与维修性定量要求按照一定的准则分配给系统各组成单元而进行的工作。其目的是将整个系统的可靠性与维修性要求转换为每一个分系统或单元的可靠性与维修性要求，使之协调一致。它是一个由整体到局部，由上到下的分解过程。 通过可靠性与维修性指标分配，把设计目标落实到相应层次的设计人员身上。各相应层次的设计人员通过可靠性与维修性指标预计，当感到采用常规的设计不能达到系统的要求时，可以采取特殊设计措施。比如:采取降额设计、冗余设计、动态设计、热设计、优选元器件、最大的减少元器件数量等措施，以满足系统可靠性要求。采取可接近性设计、可更换性设计、模块化设计、故障定位(BIT)设计等措施以满足系统维修性要求。 通过可靠性与维修性指标分配，还可以暴露系统设计汇总的薄弱环节及关键单元和部位，为指标监控和改进措施提供依据，为管理提供所需的人力、时间和资源等信息。因而，可靠性与维修性指标分配是可靠性设计中不可靠缺少的工作项目，也是可靠性工程与维修性工程决策点。

可靠性与维修性指标分配应在系统研制的早期进行，可按可靠性结构模型进行分配，使各分系统、单元的可靠性与维修性指标分配值随着研制任务同时下达，在获得较充分的信息后进行再分配。随着系统研制的进展和设计的更动，可靠性与维修性分配要逐步完善和进行再分配。 可靠性与维修性指标分配方法很多，在这里仅将工程实用、科学合理方法予以介绍。 3.2 AGREE 可靠性指标分配法 1 这是美国电子设备可靠性顾问组在一份报告中所推荐的分配方法。这种方法与等分配法不同的是同时考虑了各单元的相对重要度和复杂度，显得更为合理。 所谓重要度是指某一单元发生故障时对系统可靠性影响程度，用W表示: i 式中N——由于第i个单元故障引起系统故障的次数; s r——第i个单元的故障次数。 i 对于串联模型，各单元对于系统的重要度是相同的，W=1，对于有冗余单i元的系统，0

系统可靠性预计分析报告

项目名称 系统可靠性预计报告 编制： ___________________ 审核： ___________________ RAMS经理： ___________________ 技术经理： ___________________

目录 1.概述 (3) 2.引用文件 (3) 3. 系统组成及工作原理 (4) 3.1 系统组成 (4) 3.2 产品的工作原理 (4) 4. 产品功能 (4) 5.可靠性模型建立 (6) 5.1 假设条件 (6) 5.2 建立基本可靠性模型 (7) 5.2.1 基本可靠性框图 (7) 5.2.2 可靠性数学模型 (7) 5.2.3可靠性预计的依据和元器件质量等级 (8) 6.可靠性预计 (8) 6.1可靠性预计方法 (8) 6.2 可靠性预计数据来源 (9) 6.3 预计结果 (9) 6.3.1 各模块失效率计算 (9) 6.3.2 整机总失效率及MTBF (9) 7.结果及分析 (10) 1.概述

正文宋体、小四、行距固定值20磅 …… 2.引用文件 编制本报告的依据如下： ◆GJB450-88 装备研制与生产的可靠性通用大纲； ◆GJB451-90 可靠性维修性名词术语； ◆GJB/Z299-98 电子设备可靠性预计手册； ◆GJB813-90 可靠性模型的建立和可靠性预计； ◆GJB7826-87 系统可靠性分析技术—失效模式和效应分析FEMA 程序； ◆GB7289-87 可靠性、维修性与有效性预计报告编写指南； ◆MIL-STDI785 系统和设备研制和生产的可靠性大纲； ◆MIL-HDBK-217E 电子设备可靠性预计。 3.系统组成及工作原理 3.1 系统组成 正文宋体、小四、行距固定值20磅 ……