Izbor komutacionih cevi MOSFET paketa i dijagrami kola

Prvi korak je da napravite selekcijuMOSFETs, koji dolaze u dva glavna tipa: N-kanal i P-kanal. U energetskim sistemima, MOSFET-ovi se mogu smatrati električnim prekidačima. Kada se između gejta i izvora N-kanalnog MOSFET-a doda pozitivan napon, njegov prekidač je provodljiv. Tokom provođenja, struja može teći kroz prekidač od odvoda do izvora. Između odvoda i izvora postoji unutrašnji otpor koji se naziva RDS(ON). Mora biti jasno da je kapija MOSFET-a terminal visoke impedancije, tako da se napon uvijek dodaje gejtu. Ovo je otpor prema zemlji na koji je kapija povezana u dijagramu strujnog kola predstavljenom kasnije. Ako kapija visi, uređaj neće raditi kako je dizajniran i može se uključiti ili isključiti u neprikladnim trenucima, što rezultira potencijalnim gubitkom struje u sistemu. Kada je napon između izvora i kapije nula, prekidač se isključuje i struja prestaje da teče kroz uređaj. Iako je uređaj u ovom trenutku isključen, još uvijek postoji mala struja, koja se naziva struja curenja ili IDSS.

Korak 1: Odaberite N-kanal ili P-kanal

Prvi korak u odabiru ispravnog uređaja za dizajn je odluka da li ćete koristiti N-kanalni ili P-kanalni MOSFET. u tipičnoj primjeni napajanja, kada je MOSFET uzemljen i opterećenje priključeno na napon magistrale, taj MOSFET čini niskonaponski bočni prekidač. U niskonaponskom bočnom prekidaču, N-kanalMOSFETtreba koristiti zbog razmatranja napona potrebnog za isključivanje ili uključivanje uređaja. Kada je MOSFET spojen na sabirnicu i opterećenje je uzemljeno, koristi se visokonaponski bočni prekidač. P-kanalni MOSFET se obično koristi u ovoj topologiji, opet zbog razmatranja naponskog pogona.

Korak 2: Odredite trenutnu ocjenu

Drugi korak je odabir trenutne ocjene MOSFET-a. Ovisno o strukturi strujnog kola, ova strujna ocjena bi trebala biti maksimalna struja koju opterećenje može izdržati u svim okolnostima. Slično kao u slučaju napona, projektant mora osigurati da odabrani MOSFET može izdržati ovu strujnu ocjenu, čak i kada sistem generiše udarne struje. Dva trenutna slučaja koja se razmatraju su kontinuirani mod i impulsni skokovi. Ovaj parametar je baziran na FDN304P TABELOM PODATAKA za cijev kao referenci, a parametri su prikazani na slici:

U režimu kontinuirane provodljivosti, MOSFET je u stabilnom stanju, kada struja neprekidno teče kroz uređaj. Pulsni skokovi su kada postoji velika količina prenapona (ili strujnog udara) koja teče kroz uređaj. Nakon što je određena maksimalna struja u ovim uslovima, jednostavno je stvar direktnog odabira uređaja koji može izdržati ovu maksimalnu struju.

Nakon odabira nazivne struje, morate izračunati i gubitak provodljivosti. U praksi,MOSFETnije idealan uređaj, jer će u provodnom procesu doći do gubitka snage, što se naziva gubitkom provodljivosti. MOSFET je u "uključenom" kao promjenjivi otpor, određen RDS (ON) uređaja, a sa temperaturom i značajnim promjenama. Rasipanje snage uređaja može se izračunati iz Iload2 x RDS(ON), a pošto otpor na uključenje varira sa temperaturom, disipacija snage varira proporcionalno. Što je veći napon VGS primijenjen na MOSFET, manji će biti RDS(ON); obrnuto, RDS(ON) će biti veći. Za dizajnera sistema, ovo je mjesto gdje dolazi do kompromisa u zavisnosti od napona sistema. Za prijenosne dizajne, lakše je (i češće) koristiti niže napone, dok se za industrijske dizajne mogu koristiti viši naponi. Imajte na umu da otpor RDS(ON) lagano raste sa strujom. Varijacije u različitim električnim parametrima RDS(ON) otpornika mogu se naći u tehničkim podacima koje je dostavio proizvođač.

Korak 3: Odredite termičke zahtjeve

Sljedeći korak u odabiru MOSFET-a je izračunavanje toplinskih zahtjeva sistema. Dizajner mora razmotriti dva različita scenarija, najgori i pravi slučaj. Preporučuje se proračun za najgori scenario jer ovaj rezultat pruža veću marginu sigurnosti i osigurava da sistem neće otkazati. Postoje i neka mjerenja kojih treba biti svjesna na MOSFET listi podataka; kao što je termički otpor između spoja poluvodiča upakovanog uređaja i okoline i maksimalna temperatura spoja.

Temperatura spoja uređaja jednaka je maksimalnoj temperaturi okoline plus proizvod toplinskog otpora i rasipanja snage (temperatura spoja = maksimalna temperatura okoline + [toplinski otpor × disipacija snage]). Iz ove jednačine se može riješiti maksimalna disipacija snage sistema, koja je po definiciji jednaka I2 x RDS(ON). Pošto je osoblje odredilo maksimalnu struju koja će proći kroz uređaj, RDS(ON) se može izračunati za različite temperature. Važno je napomenuti da kada se radi sa jednostavnim termičkim modelima, projektant mora uzeti u obzir i toplotni kapacitet poluprovodničkog spoja/kućišta uređaja i kućišta/okruženja; tj. potrebno je da se štampana ploča i pakovanje ne zagreju odmah.

Obično, PMOSFET, biće prisutna parazitska dioda, funkcija diode je da spriječi obrnutu vezu izvor-drejn, za PMOS, prednost u odnosu na NMOS je da njegov napon uključivanja može biti 0, a razlika napona između DS napon nije mnogo, dok NMOS pod uslovom zahtijeva da VGS bude veći od praga, što će dovesti do toga da je upravljački napon neizbježno veći od potrebnog napona, a biće nepotrebnih problema. PMOS je odabran kao kontrolni prekidač za sljedeće dvije aplikacije:

Temperatura spoja uređaja jednaka je maksimalnoj temperaturi okoline plus proizvod toplinskog otpora i rasipanja snage (temperatura spoja = maksimalna temperatura okoline + [toplinski otpor × disipacija snage]). Iz ove jednačine se može riješiti maksimalna disipacija snage sistema, koja je po definiciji jednaka I2 x RDS(ON). Budući da je projektant odredio maksimalnu struju koja će proći kroz uređaj, RDS(ON) se može izračunati za različite temperature. Važno je napomenuti da kada se radi sa jednostavnim termičkim modelima, projektant mora uzeti u obzir i toplotni kapacitet poluprovodničkog spoja/kućišta uređaja i kućišta/okruženja; tj. potrebno je da se štampana ploča i pakovanje ne zagreju odmah.

Obično, PMOSFET, biće prisutna parazitska dioda, funkcija diode je da spriječi obrnutu vezu izvor-drejn, za PMOS, prednost u odnosu na NMOS je da njegov napon uključivanja može biti 0, a razlika napona između DS napon nije mnogo, dok NMOS pod uslovom zahtijeva da VGS bude veći od praga, što će dovesti do toga da je upravljački napon neizbježno veći od potrebnog napona, a biće nepotrebnih problema. PMOS je odabran kao kontrolni prekidač za sljedeće dvije aplikacije:

Gledajući ovo kolo, kontrolni signal PGC kontrolira da li V4.2 napaja P_GPRS ili ne. Ovo kolo, terminali za izvor i odvod nisu povezani na obrnuto, R110 i R113 postoje u smislu da struja kontrolnog gejta R110 nije prevelika, R113 kontroliše kapiju normalnog, R113 povlačenje na visoko, od PMOS-a , ali se može posmatrati i kao pull-up na kontrolnom signalu, kada se MCU interni pinovi i pull-up, odnosno izlaz otvorenog odvoda kada se izlaz je otvorenog odvoda, i ne može isključiti PMOS, u ovom trenutku je neophodan eksterni napon dat pull-up, tako da otpornik R113 igra dvije uloge. Trebat će mu vanjski napon za povlačenje, tako da otpornik R113 igra dvije uloge. r110 može biti manji, do 100 oma također.