MOSFET pakotnes pārslēgšanas cauruļu izvēle un shēmas

Pirmais solis ir veikt atlasiMOSFET, kuriem ir divi galvenie veidi: N-kanāls un P-kanāls. Energosistēmās MOSFET var uzskatīt par elektriskiem slēdžiem. Ja starp N-kanāla MOSFET vārtiem un avotu pievieno pozitīvu spriegumu, tā slēdzis vada. Vadīšanas laikā strāva var plūst caur slēdzi no kanalizācijas uz avotu. Starp noteci un avotu pastāv iekšēja pretestība, ko sauc par ieslēgšanas pretestības RDS(ON). Ir jābūt skaidram, ka MOSFET vārti ir augstas pretestības spaile, tāpēc vārtiem vienmēr tiek pievienots spriegums. Šī ir pretestība pret zemi, ar kuru vārti ir pievienoti ķēdes shēmā, kas parādīta vēlāk. Ja vārti tiek atstāti karājoties, ierīce nedarbosies, kā paredzēts, un var ieslēgties vai izslēgties nepiemērotos brīžos, kā rezultātā sistēmā var tikt zaudēta jauda. Kad spriegums starp avotu un vārtiem ir nulle, slēdzis izslēdzas un strāva pārstāj plūst caur ierīci. Lai gan ierīce šajā brīdī ir izslēgta, joprojām ir neliela strāva, ko sauc par noplūdes strāvu vai IDSS.

1. darbība. Izvēlieties N kanālu vai P kanālu

Pirmais solis, izvēloties pareizo ierīci dizainam, ir izlemt, vai izmantot N-kanāla vai P-kanāla MOSFET. tipiskā barošanas lietojumprogrammā, kad MOSFET ir iezemēts un slodze ir pievienota maģistrāles spriegumam, šis MOSFET veido zemsprieguma sānu slēdzi. Zemsprieguma sānu slēdzī N-kanālsMOSFETbūtu jāizmanto, ņemot vērā spriegumu, kas nepieciešams ierīces izslēgšanai vai ieslēgšanai. Kad MOSFET ir pievienots kopnei un slodze ir iezemēta, ir jāizmanto augstsprieguma sānu slēdzis. Šajā topoloģijā parasti tiek izmantots P-kanāla MOSFET, atkal sprieguma piedziņas apsvērumiem.

2. darbība. Nosakiet pašreizējo vērtējumu

Otrais solis ir MOSFET pašreizējā reitinga atlase. Atkarībā no ķēdes struktūras šim strāvas novērtējumam jābūt maksimālajai strāvai, ko slodze var izturēt jebkuros apstākļos. Līdzīgi kā sprieguma gadījumā, projektētājam ir jānodrošina, ka izvēlētais MOSFET var izturēt šo nominālo strāvu pat tad, ja sistēma rada smailes strāvas. Divi pašreizējie aplūkotie gadījumi ir nepārtraukts režīms un impulsa lēcieni. Šis parametrs ir balstīts uz FDN304P caurules DATU LAPU kā atsauci, un parametri ir parādīti attēlā:

Nepārtrauktas vadīšanas režīmā MOSFET ir līdzsvara stāvoklī, kad strāva nepārtraukti plūst caur ierīci. Impulsu tapas ir tad, kad caur ierīci plūst liels pārsprieguma (vai smailes strāvas) daudzums. Kad ir noteikta maksimālā strāva šajos apstākļos, ir vienkārši tieši jāizvēlas ierīce, kas var izturēt šo maksimālo strāvu.

Pēc nominālās strāvas izvēles ir jāaprēķina arī vadītspējas zudums. Praksē,MOSFETnav ideāla ierīce, jo vadošajā procesā būs jaudas zudumi, ko sauc par vadītspējas zudumiem. MOSFET ir "ieslēgts" kā mainīga pretestība, ko nosaka ierīces RDS (ON), un ar temperatūru un būtiskām izmaiņām. Ierīces jaudas izkliedi var aprēķināt no Iload2 x RDS(ON), un, tā kā ieslēgšanas pretestība mainās atkarībā no temperatūras, jaudas izkliede mainās proporcionāli. Jo augstāks ir MOSFET VGS spriegums, jo mazāks būs RDS(ON); un otrādi, jo augstāks būs RDS(ON). Sistēmas izstrādātājam šeit ir jāņem vērā kompromisi atkarībā no sistēmas sprieguma. Pārnēsājamām konstrukcijām ir vieglāk (un biežāk) izmantot zemāku spriegumu, savukārt rūpnieciskiem dizainiem var izmantot augstāku spriegumu. Ņemiet vērā, ka RDS(ON) pretestība nedaudz palielinās līdz ar strāvu. Izmaiņas dažādos RDS(ON) rezistora elektriskajos parametros ir atrodamas ražotāja piegādātajā tehnisko datu lapā.

3. darbība: nosakiet termiskās prasības

Nākamais MOSFET izvēles solis ir sistēmas siltuma prasību aprēķināšana. Projektētājam ir jāapsver divi dažādi scenāriji, sliktākais gadījums un patiesais gadījums. Ieteicams veikt aprēķinus sliktākajam scenārijam, jo ​​šis rezultāts nodrošina lielāku drošības rezervi un nodrošina, ka sistēma neizdosies. Ir arī daži mērījumi, kas jāzina MOSFET datu lapā; piemēram, termiskā pretestība starp iesaiņotās ierīces pusvadītāju savienojumu un vidi, kā arī savienojuma maksimālā temperatūra.

Ierīces savienojuma temperatūra ir vienāda ar maksimālo apkārtējās vides temperatūru, pieskaitot termiskās pretestības un jaudas izkliedes reizinājumu (savienojuma temperatūra = maksimālā apkārtējās vides temperatūra + [termiskā pretestība × jaudas izkliede]). No šī vienādojuma var atrisināt sistēmas maksimālo jaudas izkliedi, kas pēc definīcijas ir vienāda ar I2 x RDS(ON). Tā kā darbinieki ir noteikuši maksimālo strāvu, kas iet caur ierīci, RDS(ON) var aprēķināt dažādām temperatūrām. Svarīgi atzīmēt, ka, strādājot ar vienkāršiem termiskiem modeļiem, projektētājam jāņem vērā arī pusvadītāju savienojuma/ierīces korpusa un korpusa/vides siltumietilpība; ti, ir nepieciešams, lai iespiedshēmas plate un iepakojums nekavējoties nesasiltu.

Parasti PMOSFET ir parazitāra diode, diodes funkcija ir novērst avota un aizplūšanas reverso savienojumu, PMOS gadījumā priekšrocība salīdzinājumā ar NMOS ir tāda, ka tā ieslēgšanas spriegums var būt 0 un sprieguma starpība starp DS spriegums ir mazs, savukārt NMOS ar nosacījumu prasa, lai VGS būtu lielāks par slieksni, kas novedīs pie tā, ka vadības spriegums neizbēgami ir lielāks par nepieciešamo spriegumu, un radīsies nevajadzīgas problēmas. PMOS ir izvēlēts kā vadības slēdzis šādām divām lietojumprogrammām:

Ierīces savienojuma temperatūra ir vienāda ar maksimālo apkārtējās vides temperatūru, pieskaitot termiskās pretestības un jaudas izkliedes reizinājumu (savienojuma temperatūra = maksimālā apkārtējās vides temperatūra + [termiskā pretestība × jaudas izkliede]). No šī vienādojuma var atrisināt sistēmas maksimālo jaudas izkliedi, kas pēc definīcijas ir vienāda ar I2 x RDS(ON). Tā kā dizainers ir noteicis maksimālo strāvu, kas iet caur ierīci, RDS(ON) var aprēķināt dažādām temperatūrām. Svarīgi atzīmēt, ka, strādājot ar vienkāršiem termiskiem modeļiem, projektētājam jāņem vērā arī pusvadītāju savienojuma/ierīces korpusa un korpusa/vides siltumietilpība; ti, ir nepieciešams, lai iespiedshēmas plate un iepakojums nekavējoties nesasiltu.

Parasti PMOSFET ir parazitāra diode, diodes funkcija ir novērst avota un aizplūšanas reverso savienojumu, PMOS gadījumā priekšrocība salīdzinājumā ar NMOS ir tāda, ka tā ieslēgšanas spriegums var būt 0 un sprieguma starpība starp DS spriegums ir mazs, savukārt NMOS ar nosacījumu prasa, lai VGS būtu lielāks par slieksni, kas novedīs pie tā, ka vadības spriegums neizbēgami ir lielāks par nepieciešamo spriegumu, un radīsies nevajadzīgas problēmas. PMOS ir izvēlēts kā vadības slēdzis šādām divām lietojumprogrammām:

Aplūkojot šo shēmu, vadības signāls PGC kontrolē, vai V4.2 piegādā strāvu P_GPRS. Šī ķēde, avota un drenāžas spailes nav savienotas ar reversu, R110 un R113 pastāv tādā nozīmē, ka R110 vadības vārtu strāva nav pārāk liela, R113 kontrolē parastos vārtus, R113 pievelk līdz augstam, kā no PMOS. , bet to var uzskatīt arī par vadības signāla pievilkšanu, kad MCU iekšējās tapas un uzvilkšana, tas ir, atvērtā notekas izeja, kad izeja ir atvērta noteka, un nevar izslēgt PMOS, šobrīd ir nepieciešams ārējais spriegums, ņemot vērā pievilkšanos, tāpēc rezistoram R113 ir divas lomas. Tam būs nepieciešams ārējais spriegums, lai nodrošinātu pievilkšanos, tāpēc rezistoram R113 ir divas lomas. r110 var būt mazāks, var arī līdz 100 omiem.