Кропкі выбару MOSFET

ВыбарMOSFETгэта вельмі важна, няправільны выбар можа паўплываць на энергаспажыванне ўсёй схемы, авалодаць нюансамі розных кампанентаў MOSFET і параметраў у розных схемах пераключэння можа дапамагчы інжынерам пазбегнуць шматлікіх праблем, ніжэй прыведзены некаторыя з рэкамендацый Гуаньхуа Вэйе для выбару MOSFET.

Па-першае, P-канал і N-канал

Першы крок - вызначыць выкарыстанне N-канальных або P-канальных MOSFET. у сілавых прыкладаннях, калі МОП-транзістар зазямляе, а нагрузка падключаецца да магістральнага напружанняMOSFETуяўляе сабой бакавы выключальнік нізкага напружання. У бакавой камутацыі нізкага напружання звычайна выкарыстоўваюцца N-канальныя МАП-транзістары, што ўлічвае напружанне, неабходнае для выключэння або ўключэння прылады. Калі MOSFET падлучаны да шыны і зямлі нагрузкі, выкарыстоўваецца бакавы выключальнік высокага напружання. МАП-транзістары P-канала звычайна выкарыстоўваюцца з-за меркаванняў прывада напругі. Каб выбраць правільныя кампаненты для прымянення, важна вызначыць напружанне, неабходнае для кіравання прыладай, і наколькі лёгка гэта ўключыць у канструкцыю. Наступным крокам з'яўляецца вызначэнне патрабаванага намінальнага напружання або максімальнага напружання, якое можа пераносіць кампанент. Чым вышэй паказчык напружання, тым вышэй кошт прылады. На практыцы намінальнае напружанне павінна быць больш, чым напружанне магістралі або шыны. Гэта забяспечыць дастатковую абарону, так што MOSFET не выйдзе з ладу. Для выбару MOSFET важна вызначыць максімальнае напружанне, якое можна вытрымаць ад стоку да крыніцы, г.зн. максімальнае VDS, таму важна ведаць, што максімальнае напружанне, якое можа вытрымаць MOSFET, залежыць ад тэмпературы. Дызайнеры павінны праверыць дыяпазон напружання ва ўсім дыяпазоне працоўных тэмператур. Намінальнае напружанне павінна мець дастатковы запас, каб пакрыць гэты дыяпазон, каб гарантаваць, што ланцуг не выйдзе з ладу. Акрамя таго, трэба ўлічваць іншыя фактары бяспекі, выкліканыя пераходнымі працэсамі напружання.

Па-другое, вызначыць бягучы рэйтынг

Намінальны ток MOSFET залежыць ад структуры схемы. Намінальны ток - гэта максімальны ток, які можа вытрымаць нагрузка пры любых абставінах. Як і ў выпадку з напругай, распрацоўніку неабходна пераканацца, што абраны МОП-транзістар здольны вытрымліваць гэты намінальны ток, нават калі сістэма стварае імпульсны ток. Два бягучыя сцэнары, якія варта разгледзець, - бесперапынны рэжым і скачкі пульса. MOSFET знаходзіцца ва ўстойлівым стане ў рэжыме бесперапыннай праводнасці, калі ток бесперапынна праходзіць праз прыладу. Усплёскі імпульсу адносяцца да вялікай колькасці скокаў (або скокаў току), якія працякаюць праз прыладу, і ў гэтым выпадку пасля вызначэння максімальнага току трэба проста выбраць прыладу, якая можа вытрымаць гэты максімальны ток.

Пасля выбару намінальнага току таксама разлічваецца страта праводнасці. У канкрэтных выпадках,MOSFETне з'яўляюцца ідэальнымі кампанентамі з-за электрычных страт, якія адбываюцца падчас працэсу праводнасці, так званых страт праводнасці. Калі "ўключана", MOSFET дзейнічае як пераменны рэзістар, які вызначаецца RDS(ON) прылады і значна змяняецца з тэмпературай. Страты магутнасці прылады можна вылічыць па формуле Iload2 x RDS(ON), а паколькі супраціў уключэння змяняецца ў залежнасці ад тэмпературы, страты магутнасці змяняюцца прапарцыйна. Чым вышэй напружанне VGS, якое падаецца на MOSFET, тым ніжэй RDS(ON); і наадварот, чым вышэй RDS(ON). Для распрацоўшчыка сістэмы тут уступаюць у сілу кампрамісы ў залежнасці ад напружання сістэмы. Для партатыўных канструкцый меншае напружанне прасцей (і часцей), у той час як для прамысловых канструкцый можна выкарыстоўваць больш высокае напружанне. Звярніце ўвагу, што супраціўленне RDS(ON) трохі ўзрастае з павелічэннем току.

Тэхналогія аказвае вялікі ўплыў на характарыстыкі кампанентаў, і некаторыя тэхналогіі, як правіла, прыводзяць да павелічэння RDS(ON) пры павелічэнні максімальнага VDS. Для такіх тэхналогій патрабуецца павелічэнне памеру пласціны, калі VDS і RDS(ON) павінны быць зніжаны, такім чынам павялічваючы памер упакоўкі, які ідзе з гэтым, і адпаведны кошт распрацоўкі. У прамысловасці існуе шэраг тэхналогій, якія спрабуюць кантраляваць павелічэнне памеру пласціны, найбольш важнымі з якіх з'яўляюцца тэхналогіі траншэі і балансу зарада. У траншэйнай тэхналогіі ў пласціну ўбудоўваецца глыбокая канава, звычайна зарэзерваваная для нізкіх напружанняў, каб паменшыць супраціўленне RDS(ON) уключэння.

III. Вызначце патрабаванні да цеплааддачы

Наступны крок - разлік цеплавых патрабаванняў сістэмы. Варта разгледзець два розныя сцэнары, найгоршы і рэальны выпадак. TPV рэкамендуе разлічваць вынікі для найгоршага сцэнарыя, паколькі гэты разлік забяспечвае большы запас трываласці і гарантуе, што сістэма не выйдзе з ладу.

IV. Прадукцыйнасць пераключэння

Нарэшце, прадукцыйнасць пераключэння MOSFET. Ёсць шмат параметраў, якія ўплываюць на прадукцыйнасць пераключэння, важныя з іх - ёмістасць затвор/сцёк, засаўка/крыніца і ёмістасць сцёк/крыніца. Гэтыя ёмістасці ўтвараюць страты пры пераключэнні ў кампаненце з-за неабходнасці зараджаць іх пры кожным пераключэнні. У выніку зніжаецца хуткасць пераключэння MOSFET і зніжаецца эфектыўнасць прылады. Каб разлічыць агульныя страты ў прыладзе падчас пераключэння, распрацоўніку неабходна разлічыць страты пры ўключэнні (Eon) і страты пры выключэнні (Eoff). Гэта можна выказаць наступным ураўненнем: Psw = (Eon + Eoff) х частата пераключэння. І зарад затвора (Qgd) аказвае найбольшы ўплыў на прадукцыйнасць пераключэння.