MOSFET-pakkekoblingsrørvalg og kretsdiagrammer

Det første trinnet er å gjøre et utvalg avMOSFET-er, som kommer i to hovedtyper: N-kanal og P-kanal. I kraftsystemer kan MOSFET-er betraktes som elektriske brytere. Når en positiv spenning legges til mellom porten og kilden til en N-kanal MOSFET, leder bryteren. Under ledning kan strøm flyte gjennom bryteren fra avløpet til kilden. Det eksisterer en intern motstand mellom avløpet og kilden kalt on-resistance RDS(ON). Det må være klart at porten til en MOSFET er en terminal med høy impedans, så en spenning legges alltid til porten. Dette er motstanden mot jord som porten er koblet til i kretsskjemaet som presenteres senere. Hvis porten blir hengende, vil ikke enheten fungere som designet og kan slå seg på eller av ved uhensiktsmessige øyeblikk, noe som kan føre til potensielt strømtap i systemet. Når spenningen mellom kilden og porten er null, slås bryteren av og strømmen slutter å flyte gjennom enheten. Selv om enheten er slått av på dette tidspunktet, er det fortsatt en liten strøm tilstede, som kalles lekkasjestrøm eller IDSS.

Trinn 1: Velg N-kanal eller P-kanal

Det første trinnet i å velge riktig enhet for et design er å bestemme om du vil bruke en N-kanal eller P-kanal MOSFET. i en typisk strømapplikasjon, når en MOSFET er jordet og lasten er koblet til trunkspenningen, utgjør denne MOSFET lavspenningssidebryteren. I en lavspent sidebryter, en N-kanalMOSFETbør brukes på grunn av hensynet til spenningen som kreves for å slå av eller på enheten. Når MOSFET er koblet til bussen og lasten er jordet, skal høyspenningssidebryteren brukes. En P-kanal MOSFET brukes vanligvis i denne topologien, igjen av hensyn til spenningsdrift.

Trinn 2: Bestem gjeldende vurdering

Det andre trinnet er å velge gjeldende vurdering av MOSFET. Avhengig av kretsstrukturen, bør denne strømmen være den maksimale strømmen som lasten tåler under alle omstendigheter. I likhet med tilfellet med spenning, må konstruktøren sørge for at den valgte MOSFET kan tåle denne strømmen, selv når systemet genererer piggstrømmer. De to aktuelle tilfellene som vurderes er kontinuerlig modus og pulstopper. Denne parameteren er basert på FDN304P tube DATASHEET som referanse, og parameterne er vist i figuren:

I kontinuerlig ledningsmodus er MOSFET i stabil tilstand når strømmen flyter kontinuerlig gjennom enheten. Pulsspiker er når det er en stor mengde bølge (eller piggstrøm) som strømmer gjennom enheten. Når den maksimale strømmen under disse forholdene er bestemt, er det rett og slett et spørsmål om direkte å velge en enhet som tåler denne maksimale strømmen.

Etter å ha valgt merkestrømmen, må du også beregne ledningstapet. I praksis erMOSFETer ikke den ideelle enheten, fordi i den ledende prosessen vil det være strømtap, som kalles ledningstap. MOSFET i "på" som en variabel motstand, bestemt av enhetens RDS (ON), og med temperaturen og betydelige endringer. Effekttapet til enheten kan beregnes ut fra Iload2 x RDS(ON), og siden på-motstanden varierer med temperaturen, varierer effekttapet proporsjonalt. Jo høyere spenningen VGS påføres MOSFET, jo mindre vil RDS(ON) være; omvendt jo høyere RDS(ON) vil være. For systemdesigneren er det her avveiningene kommer inn i bildet avhengig av systemspenningen. For bærbare design er det enklere (og mer vanlig) å bruke lavere spenninger, mens for industrielle design kan høyere spenninger brukes. Merk at RDS(ON)-motstanden stiger litt med strømmen. Variasjoner i de forskjellige elektriske parameterne til RDS(ON)-motstanden kan finnes i det tekniske databladet levert av produsenten.

Trinn 3: Bestem termiske krav

Det neste trinnet i å velge en MOSFET er å beregne de termiske kravene til systemet. Designeren må vurdere to forskjellige scenarier, det verste tilfellet og det sanne tilfellet. Beregningen for worst-case scenario anbefales fordi dette resultatet gir større sikkerhetsmargin og sikrer at systemet ikke svikter. Det er også noen målinger å være oppmerksom på på MOSFET-dataarket; slik som termisk motstand mellom halvlederforbindelsen til den pakkede enheten og miljøet, og den maksimale overgangstemperaturen.

Koblingstemperaturen til enheten er lik maksimal omgivelsestemperatur pluss produktet av termisk motstand og effekttap (krysstemperatur = maksimal omgivelsestemperatur + [termisk motstand × effekttap]). Fra denne ligningen kan systemets maksimale effekttap løses, som per definisjon er lik I2 x RDS(ON). Siden personellet har bestemt den maksimale strømmen som skal passere gjennom enheten, kan RDS(ON) beregnes for forskjellige temperaturer. Det er viktig å merke seg at når han arbeider med enkle termiske modeller, må designeren også vurdere varmekapasiteten til halvlederforbindelsen/enhetshuset og saken/miljøet; dvs. det kreves at kretskortet og pakken ikke varmes opp umiddelbart.

Vanligvis, en PMOSFET, vil det være en parasittisk diode til stede, diodens funksjon er å forhindre kilde-drain revers forbindelse, for PMOS, er fordelen fremfor NMOS at dens tenningsspenning kan være 0, og spenningsforskjellen mellom DS-spenning er ikke mye, mens NMOS på betingelse krever at VGS er større enn terskelen, noe som vil føre til at styrespenningen uunngåelig er større enn nødvendig spenning, og det blir unødvendig trøbbel. PMOS er valgt som kontrollbryter for følgende to applikasjoner:

Koblingstemperaturen til enheten er lik maksimal omgivelsestemperatur pluss produktet av termisk motstand og effekttap (krysstemperatur = maksimal omgivelsestemperatur + [termisk motstand × effekttap]). Fra denne ligningen kan systemets maksimale effekttap løses, som per definisjon er lik I2 x RDS(ON). Siden designeren har bestemt den maksimale strømmen som skal passere gjennom enheten, kan RDS(ON) beregnes for forskjellige temperaturer. Det er viktig å merke seg at når han arbeider med enkle termiske modeller, må designeren også vurdere varmekapasiteten til halvlederforbindelsen/enhetshuset og saken/miljøet; dvs. det kreves at kretskortet og pakken ikke varmes opp umiddelbart.

Vanligvis, en PMOSFET, vil det være en parasittisk diode til stede, diodens funksjon er å forhindre kilde-drain revers forbindelse, for PMOS, er fordelen fremfor NMOS at dens tenningsspenning kan være 0, og spenningsforskjellen mellom DS-spenning er ikke mye, mens NMOS på betingelse krever at VGS er større enn terskelen, noe som vil føre til at styrespenningen uunngåelig er større enn nødvendig spenning, og det blir unødvendig trøbbel. PMOS er valgt som kontrollbryter for følgende to applikasjoner:

Ser man på denne kretsen, kontrollerer styresignalet PGC om V4.2 leverer strøm til P_GPRS eller ikke. Denne kretsen, kilde- og avløpsklemmene er ikke koblet til revers, R110 og R113 eksisterer i den forstand at R110 kontrollerer portstrømmen ikke er for stor, R113 kontrollerer porten til normalen, R113 pull-up til høy, fra og med PMOS , men kan også sees på som en pull-up på kontrollsignalet, når MCU interne pinner og pull-up, det vil si utgangen fra open-drain når utgangen er åpen-drain, og kan ikke drive PMOS av, på dette tidspunktet, er det nødvendig å ekstern spenning gitt pull-up, så motstand R113 spiller to roller. Den vil trenge en ekstern spenning for å gi pull-up, så motstand R113 spiller to roller. r110 kan være mindre, til 100 ohm kan også.