MOSFET Paketi Kommutasiya Boru Seçimi və Devre Diaqramları

İlk addım seçim etməkdirMOSFET-lər, iki əsas növdə gəlir: N-kanal və P-kanal. Enerji sistemlərində MOSFET-ləri elektrik açarları kimi düşünmək olar. N-kanallı MOSFET-in qapısı və mənbəyi arasında müsbət gərginlik əlavə edildikdə, onun açarı keçir. Keçirmə zamanı cərəyan keçiddən drenajdan mənbəyə keçə bilər. Drenaj və mənbə arasında on-müqavimət RDS(ON) adlanan daxili müqavimət mövcuddur. MOSFET-in qapısının yüksək empedanslı bir terminal olduğu aydın olmalıdır, buna görə də qapıya həmişə bir gərginlik əlavə olunur. Bu, daha sonra təqdim olunan dövrə diaqramında qapının bağlandığı yerə qarşı müqavimətdir. Qapı sallanan vəziyyətdə qaldıqda, cihaz nəzərdə tutulduğu kimi işləməyəcək və qeyri-münasib anlarda açıla və ya sönə bilər, nəticədə sistemdə potensial enerji itkisi baş verə bilər. Mənbə və qapı arasındakı gərginlik sıfır olduqda, açar sönür və cərəyan cihazdan keçməyi dayandırır. Bu anda cihaz söndürülsə də, hələ də sızma cərəyanı və ya IDSS adlanan kiçik bir cərəyan mövcuddur.

Addım 1: N-kanal və ya P-kanal seçin

Dizayn üçün düzgün cihazı seçməkdə ilk addım N-kanal və ya P-kanal MOSFET-dən istifadə etmək qərarına gəlməkdir. tipik bir güc tətbiqində, bir MOSFET torpaqlandıqda və yük magistral gərginliyə qoşulduqda, bu MOSFET aşağı gərginlikli yan açarı təşkil edir. Aşağı gərginlikli yan keçiddə, N-kanalMOSFETcihazı söndürmək və ya işə salmaq üçün tələb olunan gərginliyin nəzərə alınması səbəbindən istifadə edilməlidir. MOSFET avtobusa qoşulduqda və yük torpaqlandıqda, yüksək gərginlikli yan açardan istifadə edilməlidir. P-kanallı MOSFET adətən bu topologiyada yenidən gərginlik sürücüsü mülahizələri üçün istifadə olunur.

Addım 2: Cari reytinqi müəyyənləşdirin

İkinci addım MOSFET-in cari reytinqini seçməkdir. Dövrə quruluşundan asılı olaraq, bu cərəyan reytinqi yükün bütün şərtlərdə dayana biləcəyi maksimum cərəyan olmalıdır. Gərginlik vəziyyətində olduğu kimi, dizayner seçilmiş MOSFET-in bu cərəyan reytinqinə tab gətirə biləcəyini təmin etməlidir, hətta sistem sünbül cərəyanları yaradanda belə. Nəzərdən keçirilən iki hal davamlı rejim və nəbz sıçrayışlarıdır. Bu parametr istinad kimi FDN304P boru DATASHEET-ə əsaslanır və parametrlər şəkildə göstərilib:

Davamlı keçirmə rejimində, cərəyan cihazdan davamlı olaraq axdıqda MOSFET sabit vəziyyətdədir. Nəbz sıçrayışları, cihazdan axan böyük miqdarda dalğalanma (və ya sünbül cərəyanı) olduqda olur. Bu şərtlər altında maksimum cərəyan müəyyən edildikdən sonra, sadəcə olaraq, bu maksimum cərəyana tab gətirə bilən cihazı birbaşa seçməkdir.

Nominal cərəyanı seçdikdən sonra keçirici itkini də hesablamalısınız. Təcrübədə,MOSFETideal cihaz deyil, çünki keçirici prosesdə güc itkisi olacaq, buna keçiricilik itkisi deyilir. MOSFET, cihazın RDS (ON) və temperatur və əhəmiyyətli dəyişikliklər ilə müəyyən edilmiş dəyişən bir müqavimət kimi "on" vəziyyətindədir. Cihazın enerji sərfiyyatı Iload2 x RDS(ON)-dan hesablana bilər və on-müqavimət temperatura görə dəyişdiyindən, güc sərfi mütənasib olaraq dəyişir. MOSFET-ə tətbiq edilən VGS gərginliyi nə qədər yüksək olsa, RDS(ON) bir o qədər kiçik olacaq; əksinə RDS(ON) nə qədər yüksək olacaq. Sistem konstruktoru üçün sistem gərginliyindən asılı olaraq güzəştlər burada işə düşür. Portativ dizaynlar üçün daha aşağı gərginliklərdən istifadə etmək daha asandır (və daha çox yayılmışdır), sənaye nümunələri üçün isə daha yüksək gərginliklərdən istifadə etmək olar. Qeyd edək ki, RDS(ON) müqaviməti cərəyanla bir qədər yüksəlir. RDS(ON) rezistorunun müxtəlif elektrik parametrlərindəki dəyişikliklər istehsalçı tərəfindən verilmiş texniki məlumat vərəqində tapıla bilər.

Addım 3: Termal Tələbləri Müəyyən edin

MOSFET seçimində növbəti addım sistemin istilik tələblərini hesablamaqdır. Dizayner iki fərqli ssenarini nəzərdən keçirməlidir, ən pis vəziyyət və real vəziyyət. Ən pis vəziyyət ssenarisi üçün hesablama tövsiyə olunur, çünki bu nəticə daha çox təhlükəsizlik marjası təmin edir və sistemin sıradan çıxmamasını təmin edir. MOSFET məlumat vərəqində xəbərdar olmaq üçün bəzi ölçmələr də var; qablaşdırılmış cihazın yarımkeçirici qovşağı ilə ətraf mühit arasında istilik müqaviməti və maksimum birləşmə temperaturu kimi.

Cihazın birləşmə temperaturu ətraf mühitin maksimum temperaturu üstəgəl istilik müqavimətinin və enerjinin yayılmasının məhsuluna bərabərdir (qovşağın temperaturu = maksimum ətraf mühitin temperaturu + [istilik müqaviməti × enerjinin yayılması]). Bu tənlikdən sistemin maksimum güc itkisi həll edilə bilər, bu da tərifinə görə I2 x RDS(ON)-a bərabərdir. Heyət cihazdan keçəcək maksimum cərəyanı təyin etdiyi üçün RDS(ON) müxtəlif temperaturlar üçün hesablana bilər. Qeyd etmək vacibdir ki, sadə istilik modelləri ilə işləyərkən konstruktor yarımkeçirici qovşağının/cihazın korpusunun və korpusun/mühitin istilik tutumunu da nəzərə almalıdır; yəni, çap dövrə lövhəsinin və paketin dərhal istiləşməməsi tələb olunur.

Adətən, bir PMOSFET, bir parazitar diod mövcud olacaq, diodun funksiyası mənbə-drain əks əlaqə qarşısını almaq üçün, PMOS üçün, NMOS üzərində üstünlüyü onun açılış gərginlik 0 ola bilər ki, və arasında gərginlik fərqi. DS gərginliyi çox deyil, NMOS şərti olaraq VGS-nin həddən çox olmasını tələb edir, bu da nəzarət gərginliyinə səbəb olacaq qaçılmazdır. tələb olunan gərginlikdən böyükdür və lazımsız problem yaranacaq. PMOS aşağıdakı iki proqram üçün idarəetmə açarı kimi seçilir:

Cihazın birləşmə temperaturu ətraf mühitin maksimum temperaturu üstəgəl istilik müqavimətinin və enerjinin yayılmasının məhsuluna bərabərdir (qovşağın temperaturu = maksimum ətraf mühitin temperaturu + [istilik müqaviməti × enerjinin yayılması]). Bu tənlikdən sistemin maksimum güc itkisi həll edilə bilər, bu da tərifinə görə I2 x RDS(ON)-a bərabərdir. Dizayner cihazdan keçəcək maksimum cərəyanı təyin etdiyi üçün RDS(ON) müxtəlif temperaturlar üçün hesablana bilər. Qeyd etmək vacibdir ki, sadə istilik modelləri ilə işləyərkən konstruktor yarımkeçirici qovşağının/cihazın korpusunun və korpusun/mühitin istilik tutumunu da nəzərə almalıdır; yəni, çap dövrə lövhəsinin və paketin dərhal istiləşməməsi tələb olunur.

Adətən, bir PMOSFET, bir parazitar diod mövcud olacaq, diodun funksiyası mənbə-drain əks əlaqə qarşısını almaq üçün, PMOS üçün, NMOS üzərində üstünlüyü onun açılış gərginlik 0 ola bilər ki, və arasında gərginlik fərqi. DS gərginliyi çox deyil, NMOS şərti olaraq VGS-nin həddən çox olmasını tələb edir, bu da nəzarət gərginliyinə səbəb olacaq qaçılmazdır. tələb olunan gərginlikdən böyükdür və lazımsız problem yaranacaq. PMOS aşağıdakı iki proqram üçün idarəetmə açarı kimi seçilir:

Bu dövrəyə baxdıqda PGC idarəetmə siqnalı V4.2-nin P_GPRS-ə enerji verib-verməməsinə nəzarət edir. Bu dövrə, mənbə və boşaltma terminalları tərsinə bağlı deyil, R110 və R113 o mənada mövcuddur ki, R110 idarəetmə qapısının cərəyanı çox böyük deyil, R113 normalın qapısını idarə edir, R113 PMOS-dan yuxarı çəkilir. , həm də MCU daxili sancaqlar və pull-up, yəni çıxışda nəzarət siqnalında çəkilmə kimi görünə bilər. açıq-drain çıxış açıq-drain zaman, və PMOS off idarə edə bilməz, bu zaman, bu pull-up verilən xarici gərginlik lazımdır, belə ki, rezistor R113 iki rol oynayır. Çəkməni vermək üçün xarici gərginliyə ehtiyac duyacaq, buna görə də R113 rezistoru iki rol oynayır. r110 daha kiçik ola bilər, 100 ohm-a qədər də ola bilər.