STP20NK50Z 产品概述

一、产品简介

STP20NK50Z 是 ST（意法半导体）的一款 500V 额定电压的 N 沟道功率 MOSFET，封装为 TO-220-3，典型基础参数如下：Vdss = 500V，持续漏极电流 Id = 17A，导通电阻 RDS(on) = 270mΩ（Vgs=10V，Id=8.5A），耗散功率 Pd = 190W，栅极阈值电压 Vgs(th) ≈ 4.5V。开关相关参数：总栅极电荷 Qg = 119nC（在400V测定），输入电容 Ciss = 2.6nF（@25V），反向传输电容 Crss = 72pF。工作结温范围 -55℃~+150℃。

二、主要技术特点

• 高耐压设计：500V 额定适用于高压开关场合（离线电源、反激/正激拓扑等）。
• 中等导通电阻：RDS(on) 约 270mΩ（10V 驱动），适合中等功率、对导通损耗有一定容忍的应用。
• 大栅极电荷：Qg 119nC 表明在高频、硬开关场合对驱动能力要求较高，需要较强的栅极驱动器或合理控制开关速度。
• 标准 TO-220 封装：便于安装散热片和手工焊装，适合中小批量与维修场景。

三、电气与热设计建议

• 导通损耗估算：P_loss = I^2·RDS(on)。例如在 Id=8.5A 时，P_loss ≈ 8.5^2×0.27 ≈ 19.5W；若满额定 17A，则 P_loss ≈ 17^2×0.27 ≈ 78W。实际可持续电流受散热条件影响较大，需按结-壳-散热器的热阻和允许结温进行散热设计与降额。
• 栅极驱动：为保证在高压下快速开关，建议采用 10–12V 的驱动电压；由于 Qg 较大，驱动器需提供瞬时较高电流（Ig ≈ Qg / tr）。例如若要求 100ns 上升时间，Ig ≈ 119nC / 100ns ≈ 1.19A。栅极驱动损耗 Pg = Qg·Vdrive·f，应在高频率下评估。
• 开关特性与米勒效应：Crss=72pF 带来米勒电容效应，在电压瞬变时会导致栅极电压回弹，建议采用合适的栅阻、缓冲驱动或吸收电路来控制 dV/dt，防止振荡或过冲。
• 布局与散热：尽量缩短功率回路的导线长度以降低寄生电感，栅极走线靠近驱动端并配合合适的旁路电容；TO-220 需要可靠的散热片或机箱散热，接触面使用导热膏或绝缘垫并紧固。

四、典型应用场景

• 离线开关电源（反激、正激）与中小功率转换器
• 高压开关、电子镇流器、灯具驱动
• 工业电源、快充电源、功率因数校正电路（中低频部分）
• 需要高电压耐受且对成本敏感的功率开关场合

五、选型与使用注意事项

• Vgs(th) ≈ 4.5V，属于较高阈值，不能视为逻辑电平 MOSFET；实际导通仍需 10V 以上驱动以获得标称 RDS(on)。
• Qg 较大，若采用高开关频率（>100kHz），需评估驱动损耗和驱动器的峰值电流能力；必要时采用快速栅极驱动或半桥驱动芯片。
• 对感性负载工作时注意能量吸收与电压回升，建议配置续流或吸收电路（续流二极管、RC、TVS 等）以保护器件。
• 操作与安装时遵循静电防护规范，确保良好的散热与电气绝缘，严格遵守器件的最大额定值与 SOA（安全工作区）。

总结：STP20NK50Z 是一款面向高压开关与中等功率应用的 500V N 沟道 MOSFET，适合需要高耐压且对成本与封装便利性有要求的设计；对高频和高效率设计，需要在栅极驱动与散热上做针对性优化。