FDS3590 80V N - Channel PowerTrench® MOSFET：高效DC/DC转换器的理想之选

在电子设计领域，MOSFET作为关键的功率器件，对电路的性能和效率起着至关重要的作用。今天，我们就来深入了解一下Fairchild Semiconductor的FDS3590 80V N - Channel PowerTrench® MOSFET，看看它在DC/DC转换器设计中能带来怎样的优势。

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产品背景与更名说明

Fairchild Semiconductor已被ON Semiconductor整合。由于ON Semiconductor产品管理系统无法处理含下划线（_）的部件命名，Fairchild部件编号中的下划线将改为破折号（-）。大家可在ON Semiconductor网站（www.onsemi.com）上核实更新后的器件编号。

产品概述

FDS3590是一款专为提高DC/DC转换器整体效率而设计的N - Channel MOSFET，适用于同步或传统开关PWM控制器。与具有类似 (R_{DS(ON)}) 规格的其他MOSFET相比，它具有更快的开关速度和更低的栅极电荷，这使得它在驱动时更加容易和安全，即使在非常高的频率下也能保持良好的性能，从而提高DC/DC电源设计的整体效率。

产品特性

电气性能

• 低导通电阻：在 (V{GS}=10 V) 时，(R{DS(ON)} = 39 mOmega)；在 (V{GS}=6 V) 时，(R{DS(ON)} = 44 mOmega)。低导通电阻可以有效降低功率损耗，提高电源效率。
• 低栅极电荷：有助于减少开关损耗，提高开关速度，使MOSFET能够快速响应控制信号。
• 快速开关速度：能够在短时间内完成开关动作，减少开关过程中的能量损耗。
• 高功率和电流处理能力：连续漏极电流可达6.5A，脉冲电流可达50A，能够满足高功率应用的需求。

绝对最大额定值

Symbol	Parameter	Ratings	Units
(V_{DSS})	Drain - Source Voltage	80	V
(V_{GSS})	Gate - Source Voltage	± 20	V
(I_{D})	Drain Current – Continuous (Note 1a)	6.5	A
	– Pulsed	50	A
(P_{D})	Power Dissipation for Single Operation (Note 1a)	2.5	W
	(Note 1b)	1.2	W
	(Note 1c)	1.0	W
(T{J}, T{STG})	Operating and Storage Junction Temperature Range	-55 to +150	°C

热特性

• 热阻：
  • 结到环境热阻 (R_{θJA})（Note 1a）为50 °C/W。
  • 结到外壳热阻 (R_{θJC})（Note 1）为25 °C/W。

热阻的大小直接影响MOSFET的散热性能，合理的热设计可以确保MOSFET在工作过程中保持稳定的温度，提高可靠性。

封装与订购信息

Device Marking	Device	Reel Size	Tape width	Quantity
FDS3590	FDS3590	13’’	12mm	2500 units

电气特性详解

雪崩额定值

• 单脉冲漏源雪崩能量 (W{DSS})：在 (V{DD} = 40 V)，(I_{D} = 6.5 A) 条件下为175 mJ。
• 最大漏源雪崩电流 (I_{AR}) 为6.5A。

关断特性

• 漏源击穿电压 (BV{DSS})：在 (V{GS} = 0 V)，(I_{D} = 250 µA) 时为80V。
• 击穿电压温度系数 (Delta BV{DSS}/Delta T{J}) 为88 mV/°C。
• 零栅压漏电流 (I{DSS})：在 (V{DS} = 64 V)，(V_{GS} = 0 V) 时最大为1 µA。

导通特性

• 栅极阈值电压 (V{GS(th)n})：在 (V{DS} = V{GS})，(I{D} = 250 µA) 时为2 - 4V。
• 栅极阈值电压温度系数 (Delta V{GS(th)}/Delta T{J}) 为 - 6 mV/°C。
• 静态漏源导通电阻 (R{DS(on)})：在不同条件下有不同的值，如 (V{GS} = 10 V)，(I_{D} = 6.5 A) 时典型值为32 mΩ，最大值为39 mΩ。

动态特性

• 输入电容 (C{iss})：在 (V{DS} = 40 V)，(V_{GS} = 0 V)，(f = 1.0 MHz) 时为1180 pF。
• 输出电容 (C_{oss}) 为171 pF。
• 反向传输电容 (C_{rss}) 为50 pF。

开关特性

• 开通延迟时间 (t{d(on)})：在 (V{DD} = 40 V)，(I{D} = 1 A)，(V{GS} = 10 V)，(R_{GEN} = 6 Ω) 条件下典型值为11 ns，最大值为20 ns。
• 开通上升时间 (t_{r}) 典型值为8 ns，最大值为16 ns。
• 关断延迟时间 (t_{d(off)}) 典型值为26 ns，最大值为50 ns。
• 关断下降时间 (t_{f}) 典型值为12 ns，最大值为25 ns。

漏源二极管特性

• 最大连续漏源二极管正向电流 (I_{S}) 为2.1A。
• 漏源二极管正向电压 (V{SD})：在 (V{GS} = 0 V)，(I_{S} = 2.1 A) 时典型值为0.74V，最大值为1.2V。

典型特性曲线

文档中还给出了一系列典型特性曲线，包括导通区域特性、导通电阻随漏极电流和栅极电压的变化、导通电阻随温度的变化、导通电阻随栅源电压的变化、传输特性、体二极管正向电压随源极电流和温度的变化、栅极电荷特性、电容特性、最大安全工作区、单脉冲最大功率耗散以及瞬态热响应曲线等。这些曲线可以帮助工程师更好地了解MOSFET在不同工作条件下的性能，从而进行更优化的设计。

注意事项

• 脉冲测试条件：脉冲宽度 < 300us，占空比 < 2.0%。
• 热设计：热阻 (R_{θJA}) 会受到电路板设计的影响，不同的散热条件下热阻不同，如在1in²的2 oz铜焊盘上为50 °C/W，在0.04 in²的2 oz铜焊盘上为105 °C/W，在最小焊盘上为125 °C/W。
• 应用限制：ON Semiconductor产品不设计、不打算也未授权用于生命支持系统、FDA Class 3医疗设备或类似分类的医疗设备以及人体植入设备。如果买家将产品用于此类非预期或未授权的应用，需承担相应责任。

总结

FDS3590 80V N - Channel PowerTrench® MOSFET凭借其低导通电阻、低栅极电荷、快速开关速度和高功率处理能力等优势，为DC/DC转换器设计提供了高效、可靠的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计需求，结合其电气特性和热特性，进行合理的电路设计和热设计，以充分发挥该MOSFET的性能。大家在使用过程中是否遇到过类似MOSFET的散热问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。