MOSFET tačke izbora

IzborMOSFETje vrlo važno, loš izbor može utjecati na potrošnju energije cijelog kola, savladavanje nijansi različitih MOSFET komponenti i parametara u različitim sklopnim krugovima može pomoći inženjerima da izbjegnu mnogo problema, sljedeće su neke od preporuka Guanhua Weiyea za izbor MOSFET-a.

Prvo, P-kanal i N-kanal

Prvi korak je određivanje upotrebe N-kanalnih ili P-kanalnih MOSFET-ova. u energetskim aplikacijama, kada je MOSFET uzemljen, a opterećenje je povezano na napon magistrale,MOSFETpredstavlja niskonaponski bočni prekidač. U niskonaponskom bočnom komutaciji, N-kanalni MOSFET-ovi se općenito koriste, što se uzima u obzir za napon potreban za isključivanje ili uključivanje uređaja. Kada je MOSFET spojen na sabirnicu i masu opterećenja, koristi se visokonaponski bočni prekidač. P-kanalni MOSFET-ovi se obično koriste zbog razmatranja naponskog pogona. Za odabir pravih komponenti za primjenu, važno je odrediti napon potreban za pogon uređaja i koliko je lako implementirati u dizajn. Sljedeći korak je određivanje potrebnog napona, odnosno maksimalnog napona koji komponenta može podnijeti. Što je veći napon, to je veći trošak uređaja. U praksi, nazivni napon bi trebao biti veći od napona magistrale ili magistrale. Ovo će pružiti dovoljnu zaštitu tako da MOSFET neće otkazati. Za odabir MOSFET-a važno je odrediti maksimalni napon koji može izdržati od drena do izvora, odnosno maksimalni VDS, pa je važno znati da maksimalni napon koji MOSFET može izdržati varira s temperaturom. Dizajneri treba da testiraju opseg napona u čitavom opsegu radne temperature. Nazivni napon mora imati dovoljnu marginu da pokrije ovaj raspon kako bi se osiguralo da krug ne pokvari. Osim toga, drugi faktori sigurnosti treba uzeti u obzir inducirane prelazne napone.

Drugo, odredite trenutni rejting

Trenutna ocjena MOSFET-a ovisi o strukturi kola. Nazivna struja je maksimalna struja koju opterećenje može izdržati u svim okolnostima. Slično naponskom slučaju, dizajner treba da se uveri da je odabrani MOSFET sposoban da nosi ovu nazivnu struju, čak i kada sistem generiše struju skokova. Dva trenutna scenarija koja treba razmotriti su kontinuirani način rada i skokovi impulsa. MOSFET je u stabilnom stanju u kontinuiranom provodnom modu, kada struja neprekidno prolazi kroz uređaj. Pulsni skokovi se odnose na veliki broj skokova (ili skokova struje) koji teče kroz uređaj, u kom slučaju, nakon što je maksimalna struja određena, jednostavno je pitanje direktnog odabira uređaja koji može izdržati ovu maksimalnu struju.

Nakon odabira nazivne struje, izračunava se i gubitak provodljivosti. U konkretnim slučajevima,MOSFETnisu idealne komponente zbog električnih gubitaka koji nastaju tokom provodnog procesa, takozvanih gubitaka provodljivosti. Kada je "uključen", MOSFET djeluje kao promjenjivi otpornik, koji je određen RDS(ON) uređaja i značajno se mijenja s temperaturom. Gubitak snage uređaja može se izračunati iz Iload2 x RDS(ON), a pošto otpor na uključenje varira sa temperaturom, gubitak snage varira proporcionalno. Što je veći napon VGS primijenjen na MOSFET, to je niži RDS(ON); obrnuto, što je veći RDS(ON). Za dizajnera sistema, ovo je mjesto gdje dolazi do kompromisa u zavisnosti od napona sistema. Za prijenosne dizajne, niži naponi su lakši (i češći), dok se za industrijske dizajne mogu koristiti viši naponi. Imajte na umu da otpor RDS(ON) lagano raste sa strujom.

Tehnologija ima ogroman uticaj na karakteristike komponenti, a neke tehnologije imaju tendenciju da dovedu do povećanja RDS(ON) kada se poveća maksimalni VDS. Za takve tehnologije, potrebno je povećanje veličine pločice ako se VDS i RDS(ON) žele smanjiti, čime se povećava veličina pakovanja koja ide uz to i odgovarajući trošak razvoja. Postoji niz tehnologija u industriji koje pokušavaju kontrolirati povećanje veličine pločice, od kojih su najvažnije tehnologije rovova i balansa punjenja. U tehnologiji rovova, duboki rov je ugrađen u pločicu, obično rezervisan za niske napone, kako bi se smanjio otpor na uključenju RDS(ON).

III. Odredite zahtjeve za rasipanje topline

Sljedeći korak je izračunavanje toplinskih zahtjeva sistema. Potrebno je razmotriti dva različita scenarija, najgori i pravi slučaj. TPV preporučuje izračunavanje rezultata za najgori scenario, jer ovaj proračun pruža veću marginu sigurnosti i osigurava da sistem neće otkazati.

IV. Performanse prebacivanja

Konačno, performanse prebacivanja MOSFET-a. Postoji mnogo parametara koji utječu na performanse komutacije, a važni su gejt/drejn, kapija/izvor i kapacitivnost drena/izvora. Ovi kapaciteti stvaraju komutacijske gubitke u komponenti zbog potrebe da se pune svaki put kada se uključe. Kao rezultat toga, brzina prebacivanja MOSFET-a se smanjuje i efikasnost uređaja se smanjuje. Da bi se izračunali ukupni gubici u uređaju pri uključivanju, projektant treba da izračuna gubitke pri uključivanju (Eon) i gubitke pri gašenju (Eoff). Ovo se može izraziti sljedećom jednačinom: Psw = (Eon + Eoff) x frekvencija prebacivanja. I punjenje gejta (Qgd) ima najveći uticaj na performanse komutacije.