MOSFET paketo perjungimo vamzdžių pasirinkimas ir grandinių schemos

Pirmas žingsnis yra pasirinktiMOSFET, kurios yra dviejų pagrindinių tipų: N kanalas ir P kanalas. Energijos sistemose MOSFET gali būti laikomi elektros jungikliais. Kai tarp N kanalo MOSFET vartų ir šaltinio pridedama teigiama įtampa, jo jungiklis veda. Laidumo metu srovė gali tekėti per jungiklį iš kanalizacijos į šaltinį. Tarp kanalizacijos ir šaltinio yra vidinė varža, vadinama įjungimo varža RDS(ON). Turi būti aišku, kad MOSFET užtvaras yra didelės varžos gnybtas, todėl prie vartų visada pridedama įtampa. Tai atsparumas įžeminimui, prie kurio vartai prijungti vėliau pateiktoje grandinės schemoje. Jei vartai paliekami kabėti, prietaisas neveiks taip, kaip suprojektuotas, ir gali įsijungti arba išsijungti netinkamu momentu, todėl sistemoje gali trūkti galios. Kai įtampa tarp šaltinio ir vartų yra lygi nuliui, jungiklis išsijungia ir srovė nustoja tekėti per įrenginį. Nors šiuo metu įrenginys išjungtas, vis dar yra nedidelė srovė, kuri vadinama nuotėkio srove arba IDSS.

1 veiksmas: pasirinkite N kanalą arba P kanalą

Pirmasis žingsnis renkantis tinkamą dizaino įrenginį yra nuspręsti, ar naudoti N kanalo ar P kanalo MOSFET. Įprastu maitinimo režimu, kai MOSFET yra įžemintas ir apkrova prijungta prie magistralinės įtampos, tas MOSFET yra žemos įtampos šoninis jungiklis. Žemos įtampos šoniniame jungiklyje N kanalasMOSFETturėtų būti naudojamas atsižvelgiant į įtampą, reikalingą įrenginiui išjungti arba įjungti. Kai MOSFET yra prijungtas prie magistralės ir apkrova įžeminta, reikia naudoti aukštos įtampos šoninį jungiklį. Šioje topologijoje paprastai naudojamas P kanalo MOSFET, vėlgi dėl įtampos pavaros.

2 veiksmas: nustatykite dabartinį įvertinimą

Antrasis žingsnis yra pasirinkti dabartinį MOSFET reitingą. Priklausomai nuo grandinės struktūros, ši srovė turėtų būti didžiausia srovė, kurią apkrova gali atlaikyti bet kokiomis aplinkybėmis. Panašiai kaip ir įtampos atveju, projektuotojas turi užtikrinti, kad pasirinktas MOSFET galėtų atlaikyti šią nominalią srovę, net kai sistema generuoja smailias sroves. Apsvarstyti du dabartiniai atvejai yra nuolatinis režimas ir impulsų šuoliai. Šis parametras pagrįstas FDN304P vamzdžio DUOMENŲ LAPE kaip nuoroda, o parametrai parodyti paveikslėlyje:

Nepertraukiamo laidumo režimu MOSFET yra pastovios būsenos, kai srovė nuolat teka per įrenginį. Impulsų šuoliai yra tada, kai per prietaisą teka didelis viršįtampis (arba smaigalio srovė). Nustačius didžiausią srovę tokiomis sąlygomis, tiesiog reikia pasirinkti įrenginį, kuris gali atlaikyti šią didžiausią srovę.

Pasirinkę vardinę srovę, taip pat turite apskaičiuoti laidumo nuostolius. Praktikoje,MOSFETnėra idealus prietaisas, nes laidumo procese bus galios praradimas, kuris vadinamas laidumo praradimu. MOSFET "įjungta" kaip kintama varža, kurią lemia įrenginio RDS (ON), ir su temperatūra bei reikšmingais pokyčiais. Įrenginio galios sklaidą galima apskaičiuoti pagal Iload2 x RDS(ON), o kadangi įjungimo varža kinta priklausomai nuo temperatūros, galios išsklaidymas kinta proporcingai. Kuo aukštesnė įtampa VGS taikoma MOSFET, tuo mažesnė bus RDS(ON); ir atvirkščiai, tuo didesnis bus RDS(ON). Sistemos dizaineriui čia atsiranda kompromisų, atsižvelgiant į sistemos įtampą. Nešiojamoms konstrukcijoms lengviau (ir dažniau) naudoti žemesnę įtampą, o pramoninio dizaino atveju galima naudoti aukštesnę įtampą. Atkreipkite dėmesį, kad RDS(ON) varža šiek tiek didėja esant srovei. Įvairių RDS(ON) rezistoriaus elektrinių parametrų svyravimus galima rasti gamintojo pateiktame techninių duomenų lape.

3 veiksmas: nustatykite šilumos reikalavimus

Kitas žingsnis renkantis MOSFET yra sistemos šiluminių poreikių apskaičiavimas. Dizaineris turi apsvarstyti du skirtingus scenarijus – blogiausią ir tikrąjį. Rekomenduojama apskaičiuoti pagal blogiausią scenarijų, nes šis rezultatas suteikia didesnę saugos ribą ir užtikrina, kad sistema nesuges. Taip pat yra keletas matavimų, kuriuos reikia žinoti MOSFET duomenų lape; pvz., šiluminė varža tarp supakuoto įrenginio puslaidininkinės jungties ir aplinkos bei maksimali jungties temperatūra.

Prietaiso sandūros temperatūra yra lygi maksimaliai aplinkos temperatūrai, pridėjus šiluminės varžos ir galios sklaidos sandaugą (sandario temperatūra = maksimali aplinkos temperatūra + [šiluminė varža × galios išsklaidymas]). Iš šios lygties galima išspręsti didžiausią sistemos galios išsklaidymą, kuris pagal apibrėžimą yra lygus I2 x RDS(ON). Kadangi personalas nustatė maksimalią srovę, kuri praeis per įrenginį, RDS(ON) galima apskaičiuoti skirtingoms temperatūroms. Svarbu pažymėti, kad dirbant su paprastais šiluminiais modeliais, projektuotojas taip pat turi atsižvelgti į puslaidininkių sandūros/įrenginio korpuso ir korpuso/aplinkos šiluminę talpą; y., reikalaujama, kad spausdintinė plokštė ir pakuotė iš karto nesušiltų.

Paprastai PMOSFET yra parazitinis diodas, diodo funkcija yra užkirsti kelią šaltinio ir nutekėjimo atvirkštiniam sujungimui, PMOS atveju pranašumas prieš NMOS yra tas, kad jo įjungimo įtampa gali būti 0, o įtampos skirtumas tarp DS įtampa nėra didelė, o NMOS su sąlyga reikalauja, kad VGS būtų didesnė už slenkstį, todėl valdymo įtampa neišvengiamai bus didesnė už reikalingos įtampos, ir kils nereikalingų rūpesčių. PMOS pasirinktas kaip valdymo jungiklis šioms dviem programoms:

Prietaiso sandūros temperatūra yra lygi maksimaliai aplinkos temperatūrai, pridėjus šiluminės varžos ir galios sklaidos sandaugą (sandario temperatūra = maksimali aplinkos temperatūra + [šiluminė varža × galios išsklaidymas]). Iš šios lygties galima išspręsti didžiausią sistemos galios išsklaidymą, kuris pagal apibrėžimą yra lygus I2 x RDS(ON). Kadangi dizaineris nustatė maksimalią srovę, kuri praeis per įrenginį, RDS(ON) galima apskaičiuoti skirtingoms temperatūroms. Svarbu pažymėti, kad dirbant su paprastais šiluminiais modeliais, projektuotojas taip pat turi atsižvelgti į puslaidininkių sandūros/įrenginio korpuso ir korpuso/aplinkos šiluminę talpą; y., reikalaujama, kad spausdintinė plokštė ir pakuotė iš karto nesušiltų.

Paprastai PMOSFET yra parazitinis diodas, diodo funkcija yra užkirsti kelią šaltinio ir nutekėjimo atvirkštiniam sujungimui, PMOS atveju pranašumas prieš NMOS yra tas, kad jo įjungimo įtampa gali būti 0, o įtampos skirtumas tarp DS įtampa nėra didelė, o NMOS su sąlyga reikalauja, kad VGS būtų didesnė už slenkstį, todėl valdymo įtampa neišvengiamai bus didesnė už reikalingos įtampos, ir kils nereikalingų rūpesčių. PMOS pasirinktas kaip valdymo jungiklis šioms dviem programoms:

Žvelgiant į šią grandinę, valdymo signalas PGC kontroliuoja, ar V4.2 tiekia maitinimą į P_GPRS, ar ne. Ši grandinė, šaltinio ir nutekėjimo gnybtai nėra prijungti prie atbulinės eigos, R110 ir R113 egzistuoja ta prasme, kad R110 valdymo vartų srovė nėra per didelė, R113 valdo normalius vartus, R113 patraukia iki aukšto, kaip PMOS. , bet taip pat gali būti vertinamas kaip valdymo signalo ištraukimas, kai MCU vidiniai kaiščiai ir patraukimas, tai yra atvirojo nutekėjimo išėjimas, kai išėjimas yra atviro nutekėjimo ir negali išjungti PMOS, šiuo metu reikia išorinės įtampos, todėl rezistorius R113 atlieka du vaidmenis. Jam reikės išorinės įtampos, kad suteiktų traukimą, todėl rezistorius R113 atlieka du vaidmenis. r110 gali būti mažesnis, taip pat gali būti iki 100 omų.