Выбар камутацыйнай трубкі корпуса MOSFET і прынцыповыя схемы

Першы крок - зрабіць выбарМАП-транзістары, якія бываюць двух асноўных тыпаў: N-канальны і P-канальны. У сістэмах харчавання MOSFET можна разглядаць як электрычныя выключальнікі. Калі дадатнае напружанне дадаецца паміж затворам і вытокам N-канальнага MOSFET, яго перамыкач працуе. Падчас правядзення ток можа працякаць праз перамыкач ад сцёку да крыніцы. Паміж сцёкам і крыніцай існуе ўнутранае супраціўленне, якое называецца супраціўленнем уключэння RDS(ON). Павінна быць ясна, што засаўка МАП-транзістара - гэта клема з высокім імпедансам, таму да засаўкі заўсёды дадаецца напружанне. Гэта супраціў зямлі, да якога падлучаны затвор на схеме, прадстаўленай далей. Калі вароты пакінуць боўтацца, прылада не будзе працаваць належным чынам і можа ўключацца або выключацца ў непадыходны момант, што прывядзе да патэнцыйнай страты энергіі ў сістэме. Калі напружанне паміж крыніцай і засаўкай роўна нулю, выключальнік адключаецца, і ток праз прыладу спыняецца. Нягледзячы на ​​тое, што прылада выключана ў гэты момант, усё яшчэ ёсць невялікі ток, які называецца токам уцечкі, або IDSS.

Крок 1: Выберыце N-канал або P-канал

Першым крокам у выбары правільнай прылады для канструкцыі з'яўляецца рашэнне аб выкарыстанні N-канальнага або P-канальнага MOSFET. у тыповым прымяненні электраэнергіі, калі МОП-транзістар зазямлены і нагрузка падключана да магістральнага напружання, МАП-транзістар з'яўляецца бакавым выключальнікам нізкага напружання. У бакавога выключальніка нізкага напружання, N-каналMOSFETварта выкарыстоўваць з-за разгляду напружання, неабходнага для выключэння або ўключэння прылады. Калі MOSFET падлучаны да шыны і нагрузка заземлена, трэба выкарыстоўваць бакавы выключальнік высокага напружання. У гэтай тапалогіі звычайна выкарыстоўваецца P-канальны МАП-транзістар, зноў-такі з меркаванняў прывада напругі.

Крок 2: Вызначце бягучы рэйтынг

Другі крок - выбар бягучага рэйтынгу MOSFET. У залежнасці ад структуры ланцуга, гэты намінальны ток павінен быць максімальным токам, які можа вытрымаць нагрузка пры любых абставінах. Як і ў выпадку з напругай, распрацоўшчык павінен пераканацца, што абраны МОП-транзістар можа вытрымліваць гэты намінальны ток, нават калі сістэма генеруе імпульсныя токі. Два разгляданых сучасных выпадку - гэта бесперапынны рэжым і скокі імпульсу. Гэты параметр заснаваны на ТАБЛІЦЫ ДАННЫХ трубкі FDN304P у якасці эталона, а параметры паказаны на малюнку:

У рэжыме бесперапыннай праводнасці MOSFET знаходзіцца ва ўстойлівым стане, калі ток бесперапынна цячэ праз прыладу. Імпульсныя скокі - гэта калі праз прыладу праходзіць вялікі імпульс (або імпульсны ток). Пасля таго, як максімальны ток пры гэтых умовах быў вызначаны, застаецца проста выбраць прыладу, якая можа вытрымаць гэты максімальны ток.

Пасля выбару намінальнага току неабходна таксама разлічыць страты на праводнасць. На практыцы стMOSFETне з'яўляецца ідэальным прыладай, таму што ў працэсе праводнасці будзе страта магутнасці, якая называецца стратай праводнасці. МОП-транзістар ў рэжыме "уключана", як зменнае супраціўленне, вызначаецца RDS прылады (ON), а таксама з тэмпературай і значнымі зменамі. Магутнасць рассейвання прылады можа быць разлічана з Iload2 x RDS(ON), і паколькі супраціўленне ўключэння змяняецца ў залежнасці ад тэмпературы, магутнасць рассейвання змяняецца прапарцыйна. Чым вышэй напружанне VGS, якое падаецца на MOSFET, тым меншым будзе RDS(ON); і наадварот, тым вышэй будзе RDS(ON). Для распрацоўшчыка сістэмы тут уступаюць у сілу кампрамісы ў залежнасці ад напружання сістэмы. Для партатыўных канструкцый прасцей (і часцей) выкарыстоўваць меншае напружанне, у той час як для прамысловых канструкцый можна выкарыстоўваць больш высокае напружанне. Звярніце ўвагу, што супраціўленне RDS(ON) трохі ўзрастае з павелічэннем току. Змены ў розных электрычных параметрах рэзістара RDS(ON) можна знайсці ў тэхнічным пашпарце, які пастаўляецца вытворцам.

Крок 3: Вызначэнне цеплавых патрабаванняў

Наступным крокам у выбары MOSFET з'яўляецца разлік цеплавых патрабаванняў сістэмы. Дызайнер павінен разгледзець два розныя сцэнары, найгоршы і сапраўдны. Разлік для найгоршага сцэнарыя рэкамендуецца, таму што гэты вынік забяспечвае большы запас трываласці і гарантуе, што сістэма не выйдзе з ладу. Ёсць таксама некаторыя вымярэнні, пра якія варта ведаць у табліцы дадзеных MOSFET; напрыклад цеплавое супраціўленне паміж паўправадніковым злучэннем спакаванай прылады і навакольным асяроддзем і максімальная тэмпература злучэння.

Тэмпература спалучэння прылады роўная максімальнай тэмпературы навакольнага асяроддзя плюс твор цеплавога супраціўлення і рассейванай магутнасці (тэмпература спалучэння = максімальная тэмпература навакольнага асяроддзя + [тэрмічнае супраціўленне × магутнасць рассейвання]). З гэтага ўраўнення можна вырашыць максімальнае рассейванне магутнасці сістэмы, якое па вызначэнні роўна I2 x RDS(ON). Паколькі персанал вызначыў максімальны ток, які будзе праходзіць праз прыладу, RDS(ON) можна разлічыць для розных тэмператур. Важна адзначыць, што, маючы справу з простымі цеплавымі мадэлямі, дызайнер павінен таксама ўлічваць цеплаёмістасць паўправадніковага пераходу/корпуса прылады і корпуса/асяроддзя; г.зн. патрабуецца, каб друкаваная плата і ўпакоўка не награваліся адразу.

Звычайна ў PMOSFET прысутнічае паразітны дыёд, функцыя дыёда - прадухіляць зваротнае злучэнне крыніца-сцёк. Для PMOS перавага перад NMOS заключаецца ў тым, што яго напружанне ўключэння можа быць роўна 0, а розніца напружання паміж Напружанне DS невялікае, у той час як пры ўмове NMOS патрабуецца, каб VGS было большым за парогавае, што прывядзе да таго, што кіруючае напружанне непазбежна будзе большым за неабходнае, і будуць непатрэбныя клопаты. PMOS абраны ў якасці пераключальніка кіравання для наступных двух прыкладанняў:

Тэмпература спалучэння прылады роўная максімальнай тэмпературы навакольнага асяроддзя плюс твор цеплавога супраціўлення і рассейванай магутнасці (тэмпература спалучэння = максімальная тэмпература навакольнага асяроддзя + [тэрмічнае супраціўленне × магутнасць рассейвання]). З гэтага ўраўнення можна вырашыць максімальнае рассейванне магутнасці сістэмы, якое па вызначэнні роўна I2 x RDS(ON). Паколькі канструктар вызначыў максімальны ток, які будзе праходзіць праз прыладу, RDS(ON) можна разлічыць для розных тэмператур. Важна адзначыць, што, маючы справу з простымі цеплавымі мадэлямі, дызайнер павінен таксама ўлічваць цеплаёмістасць паўправадніковага злучэння/корпуса прылады і корпуса/асяроддзя; г.зн. патрабуецца, каб друкаваная плата і ўпакоўка не награваліся адразу.

Звычайна ў PMOSFET прысутнічае паразітны дыёд, функцыя дыёда - прадухіляць зваротнае злучэнне крыніца-сцёк. Для PMOS перавага перад NMOS заключаецца ў тым, што яго напружанне ўключэння можа быць роўна 0, а розніца напружання паміж Напружанне DS невялікае, у той час як пры ўмове NMOS патрабуецца, каб VGS было большым за парогавае, што прывядзе да таго, што кіруючае напружанне непазбежна будзе большым за неабходнае, і будуць непатрэбныя клопаты. PMOS абраны ў якасці пераключальніка кіравання для наступных двух прыкладанняў:

Гледзячы на ​​гэтую схему, кантрольны сігнал PGC кантралюе, ці забяспечвае V4.2 харчаванне для P_GPRS. Гэтая схема, клемы крыніцы і сцёку не падключаны да рэверсу, R110 і R113 існуюць у тым сэнсе, што ток кіравання R110 не занадта вялікі, R113 кантралюе нармальны затвор, R113 падцягвае да высокага, як у PMOS , але таксама можа разглядацца як падцягванне сігналу кіравання, калі ўнутраныя штыфты MCU і падцягванне, гэта значыць выхад адкрытага сцёку пры выхадзе з'яўляецца адкрытым сцёкам і не можа выключыць PMOS, у гэты час неабходна, каб знешняе напружанне задавалася падцягваннем, таму рэзістар R113 выконвае дзве ролі. Для падцягвання спатрэбіцца знешняе напружанне, таму рэзістар R113 выконвае дзве ролі. r110 можа быць менш, да 100 ом можа таксама.