深入解析 onsemi FDS2572 N 沟道 MOSFET

在电力转换应用中，MOSFET 作为关键元件，其性能直接影响着整个系统的效率和稳定性。今天，我们就来详细剖析 onsemi 推出的 FDS2572 N 沟道 MOSFET，看看它在实际应用中究竟有哪些独特之处。

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产品概述

FDS2572 是一款 150V、4.9A 的 N 沟道 UltraFET TRENCH MOSFET。UltraFET 系列器件结合了多种特性，能够在功率转换应用中实现卓越的效率。它针对低导通电阻（(R_{DS(on)})）、低等效串联电阻（ESR）、低总栅极电荷和米勒栅极电荷进行了优化，非常适合高频 DC - DC 转换器。

产品特性

低导通电阻

在 (V{GS}=10V) 时，典型 (R{DS(on)}) 仅为 0.040 mΩ，这意味着在导通状态下，MOSFET 的功率损耗更低，从而提高了系统的效率。

低栅极电荷

总栅极电荷 (Q{g(TOT)}) 在 (V{GS}=10V) 时典型值为 29 nC，低栅极电荷使得 MOSFET 的开关速度更快，减少了开关损耗，尤其适用于高频应用。

低反向恢复电荷 (Q_{RR}) 体二极管

低 (Q_{RR}) 的体二极管有助于减少反向恢复过程中的能量损耗，进一步提高了高频下的效率。

高频率下的最大效率

该器件经过优化，能够在高频率下实现最大效率，满足现代电力转换系统对高频工作的需求。

UIS 额定

具备 UIS（非钳位感性开关）额定值，能够承受感性负载开关时产生的高能量冲击，提高了器件的可靠性。

环保设计

FDS2572 是无铅和无卤的，符合环保要求。

典型应用

DC - DC 转换器

由于其低导通电阻和低栅极电荷的特性，FDS2572 非常适合用于 DC - DC 转换器，能够提高转换效率，减少功率损耗。

电信和数据通信分布式电源架构

在电信和数据通信领域，对电源的效率和稳定性要求较高，FDS2572 可以满足这些需求，为分布式电源架构提供可靠的支持。

48 伏输入半桥/全桥、24 伏正激和推挽拓扑

在这些特定的拓扑结构中，FDS2572 的性能优势能够得到充分发挥，确保系统的稳定运行。

电气特性

绝对最大额定值

• 漏源电压 (V_{DSS})： 150V
• 栅源电压 (V_{GS})： ±20V
• 连续漏极电流 (I_D)： 在 (TC = 25°C)、(V{GS}=10V)、(R_{JA}=50°C/W) 时为 4.9A；在 (TC = 100°C)、(V{GS}=10V)、(R_{JA}=50°C/W) 时为 3.1A
• 脉冲漏极电流： 更高的脉冲电流能力，能够应对瞬间的高负载需求。
• 功率耗散 (P_D)： 在 (T_C = 25°C) 时为 2.5W，温度每升高 1°C，功率耗散降额 20mW。
• 工作和存储结温范围 (TJ)、(T{stg})： -55 至 +150°C

电气特性参数

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
关断特性
漏源击穿电压 (B_{VDS})	(ID = 250μA)，(V{GS}=0V)	150	-	-	V
零栅压漏极电流 (I_{DSS})	(V_{DS}=120V)，(T_C = 150°C)	-	-	1	μA
栅源泄漏电流 (I_{GSS})	(V_{GS}=±20V)	-	-	±100	nA
导通特性
栅源阈值电压 (V_{GS(th)})	(V{GS}=V{DS})，(I_D = 250μA)	2	-	4	V
漏源导通电阻 (R_{DS(on)})	(ID = 4.9A)，(V{GS}=10V)	0.040	0.047	-	mΩ
动态特性
输入电容 (C_{iss})	(V{DS}=25V)，(V{GS}=0V)，(f = 1MHz)	-	2050	2870	pF
输出电容 (C_{oss})	-	-	220	310	pF
反向传输电容 (C_{rss})	-	-	48	80	pF
栅极电阻 (R_g)	-	0.1	1.3	3.0	Ω
总栅极电荷 (Q_{g(TOT)})（10V 时）	(V{GS}=0V) 至 10V，(V{DD}=75V)，(I_D = 4.9A)，(I_g = 1.0mA)	29	-	38	nC
阈值栅极电荷 (Q_{g(TH)})	(V{GS}=0V) 至 2V，(V{DD}=75V)，(I_D = 4.9A)，(I_g = 1.0mA)	-	4	6	nC
栅源栅极电荷 (Q_{gs})	-	-	8	-	nC
栅漏“米勒”电荷 (Q_{gd})	(V_{DD}=75V)，(I_D = 4.9A)，(I_g = 1.0mA)	-	6	-	nC
栅极电荷阈值至平台 (Q_{gs2})	-	-	4	-	nC
开关特性
导通时间 (t_{ON})	(V_{DD}=75V)，(ID = 4.9A)，(V{GS}=10V)，(R_G = 10Ω)	-	27	-	ns
导通延迟时间 (t_{d(ON)})	-	-	14	-	ns
上升时间 (t_r)	-	-	4	-	ns
关断延迟时间 (t_{d(OFF)})	-	-	44	-	ns
下降时间 (t_f)	-	-	22	-	ns
关断时间 (t_{OFF})	-	-	100	-	ns
漏源二极管特性
反向恢复电荷 (Q_{RR})	(I{SD}=4.9A)，(dI{SD}/dt = 100A/μs)	-	-	-	-

热特性

热阻

• 结到壳热阻 (R_{θJC})： 25°C/W
• 10 秒时结到环境热阻 (R_{θJA})： 50°C/W
• 稳态时结到环境热阻 (R_{θJA})： 85°C/W

热阻与安装焊盘面积的关系

在使用表面贴装器件（如 SO8 封装）时，安装焊盘面积、电路板层数、是否使用外部散热器、空气流动和电路板方向等因素都会对器件的电流和最大功率耗散额定值产生显著影响。onsemi 提供了热信息，帮助设计师进行初步的应用评估。通过图 19 可以查找到不同顶部铜面积对应的热阻 (R{JA})，也可以使用公式 (R{JA}=64 + 26/(0.23 + Area)) 进行计算。

模型与测试电路

电气模型

提供了 PSPICE 和 SABER 电气模型，方便工程师在电路仿真中使用。这些模型包含了详细的元件参数和特性，能够准确模拟 FDS2572 在不同工作条件下的性能。

热模型

提供了 SPICE 和 SABER 热模型，用于模拟器件的热特性。不同的铜面积对应不同的热模型参数，通过这些模型可以更准确地评估器件在不同散热条件下的温度分布和热性能。

测试电路和波形

文档中还给出了非钳位能量测试电路、栅极电荷测试电路和开关时间测试电路及其对应的波形图，这些测试电路和波形图有助于工程师理解器件的工作原理和性能特点，为实际应用提供参考。

总结

onsemi 的 FDS2572 N 沟道 MOSFET 凭借其低导通电阻、低栅极电荷、低反向恢复电荷等特性，在高频 DC - DC 转换等应用中具有显著的优势。同时，其环保设计和 UIS 额定值也提高了器件的可靠性和适用性。通过详细的电气特性和热特性参数，以及提供的各种模型和测试电路，工程师可以更好地了解和应用该器件，为电力转换系统的设计提供有力的支持。

在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，综合考虑器件的各项参数和特性，合理选择和使用 FDS2572，以实现系统的最佳性能。你在使用 MOSFET 进行设计时，遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。