MOSFET-pakket Schakelbuisselectie en schakelschema's

De eerste stap is het maken van een selectieMOSFET's, die in twee hoofdtypen verkrijgbaar zijn: N-kanaal en P-kanaal. In energiesystemen kunnen MOSFET's worden gezien als elektrische schakelaars. Wanneer een positieve spanning wordt toegevoegd tussen de poort en de bron van een N-kanaal MOSFET, geleidt de schakelaar ervan. Tijdens geleiding kan er stroom door de schakelaar stromen van de drain naar de source. Er bestaat een interne weerstand tussen de afvoer en de bron, de zogenaamde aan-weerstand RDS(ON). Het moet duidelijk zijn dat de gate van een MOSFET een terminal met hoge impedantie is, dus er wordt altijd een spanning aan de gate toegevoegd. Dit is de weerstand tegen aarde waarmee de poort is verbonden in het later gepresenteerde schakelschema. Als de poort bungelt, zal het apparaat niet werken zoals ontworpen en kan het op ongelegen momenten in- of uitschakelen, wat kan leiden tot mogelijk stroomverlies in het systeem. Wanneer de spanning tussen de bron en de poort nul is, wordt de schakelaar uitgeschakeld en stopt de stroom door het apparaat. Hoewel het apparaat op dit punt is uitgeschakeld, is er nog steeds een kleine stroom aanwezig, die lekstroom of IDSS wordt genoemd.

 

 

Stap 1: Kies N-kanaal of P-kanaal

De eerste stap bij het selecteren van het juiste apparaat voor een ontwerp is het beslissen of een N-kanaals of P-kanaals MOSFET moet worden gebruikt. in een typische stroomtoepassing, wanneer een MOSFET geaard is en de belasting is aangesloten op de hoofdspanning, vormt die MOSFET de laagspanningszijschakelaar. In een laagspanningszijschakelaar, een N-kanaalMOSFETmoet worden gebruikt vanwege de overweging van de spanning die nodig is om het apparaat uit of in te schakelen. Wanneer de MOSFET op de bus is aangesloten en de belasting is geaard, moet de hoogspanningsschakelaar worden gebruikt. In deze topologie wordt meestal een P-kanaal MOSFET gebruikt, opnieuw vanwege overwegingen met betrekking tot spanningssturing.

Stap 2: Bepaal de huidige beoordeling

De tweede stap is het selecteren van de huidige beoordeling van de MOSFET. Afhankelijk van de circuitstructuur moet deze nominale stroom de maximale stroom zijn die de belasting onder alle omstandigheden kan weerstaan. Net als bij spanning moet de ontwerper ervoor zorgen dat de geselecteerde MOSFET deze stroomsterkte kan weerstaan, zelfs als het systeem piekstromen genereert. De twee momenteel beschouwde gevallen zijn de continue modus en pulspieken. Deze parameter is als referentie gebaseerd op het DATASHEET van de FDN304P-buis en de parameters worden weergegeven in de afbeelding:

 

 

 

In de continue geleidingsmodus bevindt de MOSFET zich in een stabiele toestand, wanneer er continu stroom door het apparaat stroomt. Er zijn pulspieken wanneer er een grote hoeveelheid piekstroom (of piekstroom) door het apparaat stroomt. Zodra de maximale stroom onder deze omstandigheden is bepaald, is het eenvoudigweg een kwestie van direct een apparaat selecteren dat deze maximale stroom kan weerstaan.

Nadat u de nominale stroom hebt geselecteerd, moet u ook het geleidingsverlies berekenen. In de praktijk is deMOSFETis niet het ideale apparaat, omdat er tijdens het geleidingsproces vermogensverlies zal optreden, wat geleidingsverlies wordt genoemd. MOSFET in de "aan" als een variabele weerstand, bepaald door de RDS van het apparaat (AAN), en met de temperatuur en significante veranderingen. De vermogensdissipatie van het apparaat kan worden berekend op basis van Iload2 x RDS(ON), en aangezien de aan-weerstand varieert met de temperatuur, varieert de vermogensdissipatie proportioneel. Hoe hoger de spanning VGS die op de MOSFET wordt toegepast, hoe kleiner de RDS(ON) zal zijn; omgekeerd, hoe hoger de RDS(ON) zal zijn. Voor de systeemontwerper zijn dit de afwegingen die afhankelijk zijn van de systeemspanning. Voor draagbare ontwerpen is het gemakkelijker (en gebruikelijker) om lagere spanningen te gebruiken, terwijl voor industriële ontwerpen hogere spanningen kunnen worden gebruikt. Merk op dat de RDS(ON)-weerstand lichtjes stijgt met de stroom. Variaties in de verschillende elektrische parameters van de RDS(ON)-weerstand zijn te vinden in het technische gegevensblad van de fabrikant.

 

 

 

Stap 3: Bepaal de thermische vereisten

De volgende stap bij het selecteren van een MOSFET is het berekenen van de thermische vereisten van het systeem. De ontwerper moet twee verschillende scenario's overwegen: het slechtste geval en het ware geval. De berekening voor het worst case scenario wordt aanbevolen omdat dit resultaat een grotere veiligheidsmarge biedt en ervoor zorgt dat het systeem niet faalt. Er zijn ook enkele metingen waar u op moet letten op het MOSFET-gegevensblad; zoals de thermische weerstand tussen de halfgeleiderverbinding van het verpakte apparaat en de omgeving, en de maximale junctietemperatuur.

 

De junctietemperatuur van het apparaat is gelijk aan de maximale omgevingstemperatuur plus het product van thermische weerstand en vermogensdissipatie (junctietemperatuur = maximale omgevingstemperatuur + [thermische weerstand × vermogensdissipatie]). Uit deze vergelijking kan de maximale vermogensdissipatie van het systeem worden afgeleid, die per definitie gelijk is aan I2 x RDS(ON). Omdat het personeel de maximale stroom heeft bepaald die door het apparaat gaat, kan RDS(ON) worden berekend voor verschillende temperaturen. Het is belangrijk op te merken dat de ontwerper bij eenvoudige thermische modellen ook rekening moet houden met de warmtecapaciteit van de behuizing van de halfgeleiderverbinding/apparaat en de behuizing/omgeving; dwz het is vereist dat de printplaat en de verpakking niet onmiddellijk opwarmen.

Meestal is er bij een PMOSFET een parasitaire diode aanwezig. De functie van de diode is om de omgekeerde source-drain-verbinding te voorkomen. Voor PMOS is het voordeel ten opzichte van NMOS dat de inschakelspanning 0 kan zijn en het spanningsverschil tussen de PMOSFET's. De DS-spanning is niet veel, terwijl de NMOS op voorwaarde vereist dat de VGS groter is dan de drempelwaarde, wat ertoe zal leiden dat de stuurspanning onvermijdelijk groter is dan de vereiste spanning, en er zullen onnodige problemen optreden. PMOS is gekozen als bedieningsschakelaar voor de volgende twee toepassingen:

 

De junctietemperatuur van het apparaat is gelijk aan de maximale omgevingstemperatuur plus het product van thermische weerstand en vermogensdissipatie (junctietemperatuur = maximale omgevingstemperatuur + [thermische weerstand × vermogensdissipatie]). Uit deze vergelijking kan de maximale vermogensdissipatie van het systeem worden afgeleid, die per definitie gelijk is aan I2 x RDS(ON). Omdat de ontwerper de maximale stroom heeft bepaald die door het apparaat gaat, kan RDS(ON) worden berekend voor verschillende temperaturen. Het is belangrijk op te merken dat de ontwerper bij eenvoudige thermische modellen ook rekening moet houden met de warmtecapaciteit van de behuizing van de halfgeleiderverbinding/apparaat en de behuizing/omgeving; dwz het is vereist dat de printplaat en de verpakking niet onmiddellijk opwarmen.

Meestal is er bij een PMOSFET een parasitaire diode aanwezig. De functie van de diode is om de omgekeerde source-drain-verbinding te voorkomen. Voor PMOS is het voordeel ten opzichte van NMOS dat de inschakelspanning 0 kan zijn en het spanningsverschil tussen de PMOSFET's. De DS-spanning is niet veel, terwijl de NMOS op voorwaarde vereist dat de VGS groter is dan de drempelwaarde, wat ertoe zal leiden dat de stuurspanning onvermijdelijk groter is dan de vereiste spanning, en er zullen onnodige problemen optreden. PMOS is gekozen als bedieningsschakelaar voor de volgende twee toepassingen:

Als we naar dit circuit kijken, regelt het stuursignaal PGC of V4.2 al dan niet stroom levert aan P_GPRS. Dit circuit, de source- en drain-terminals zijn niet met het omgekeerde verbonden, R110 en R113 bestaan ​​in die zin dat de R110-stuurpoortstroom niet te groot is, R113 de poort van de normale bestuurt, R113 pull-up naar hoog, vanaf PMOS , maar kan ook worden gezien als een pull-up van het stuursignaal, wanneer de MCU interne pinnen en pull-up is, dat wil zeggen de uitgang van de open drain wanneer de uitgang open drain is en de PMOS niet kan aandrijven uitgeschakeld, op dit moment is het nodig om de externe spanning op te trekken, dus weerstand R113 speelt twee rollen. Er is een externe spanning nodig om de pull-up te bewerkstelligen, dus weerstand R113 speelt twee rollen. r110 kan kleiner zijn, tot 100 ohm kan ook.