MOSFET-selectiepunten

De keuze vanMOSFETis erg belangrijk, een slechte keuze kan het stroomverbruik van het hele circuit beïnvloeden, het beheersen van de nuances van verschillende MOSFET-componenten en parameters in verschillende schakelcircuits kan ingenieurs helpen veel problemen te voorkomen. Hier volgen enkele aanbevelingen van Guanhua Weiye voor de selectie van MOSFET's.

 

Ten eerste P-kanaal en N-kanaal

De eerste stap is het bepalen van het gebruik van N-kanaal- of P-kanaal MOSFET's. in stroomtoepassingen, wanneer een MOSFET-aarde en de belasting is aangesloten op de trunkspanning, wordt deMOSFETvormt een laagspanningszijschakelaar. Bij laagspanningszijdig schakelen worden over het algemeen N-kanaal MOSFET's gebruikt, wat een overweging is voor de spanning die nodig is om het apparaat uit of in te schakelen. Wanneer de MOSFET is aangesloten op de bus en de belastingsaarde, wordt een hoogspanningszijschakelaar gebruikt. P-kanaal MOSFET's worden meestal gebruikt vanwege overwegingen met betrekking tot spanningsaandrijving. Om de juiste componenten voor de toepassing te selecteren, is het belangrijk om te bepalen welke spanning nodig is om het apparaat aan te drijven en hoe eenvoudig dit in het ontwerp te implementeren is. De volgende stap is het bepalen van de vereiste spanning, oftewel de maximale spanning die het onderdeel kan dragen. Hoe hoger de spanning, hoe hoger de kosten van het apparaat. In de praktijk moet de nominale spanning groter zijn dan de trunk- of busspanning. Dit biedt voldoende bescherming zodat de MOSFET niet uitvalt. Voor MOSFET-selectie is het belangrijk om de maximale spanning te bepalen die kan worden weerstaan ​​van drain tot source, dat wil zeggen de maximale VDS. Het is dus belangrijk om te weten dat de maximale spanning die de MOSFET kan weerstaan, varieert met de temperatuur. Ontwerpers moeten het spanningsbereik over het gehele bedrijfstemperatuurbereik testen. De nominale spanning moet voldoende marge hebben om dit bereik te dekken en ervoor te zorgen dat het circuit niet uitvalt. Bovendien moeten andere veiligheidsfactoren in aanmerking worden genomen als gevolg van geïnduceerde spanningstransiënten.

 

Ten tweede, bepaal de huidige beoordeling

De stroomsterkte van de MOSFET is afhankelijk van de circuitstructuur. De stroomsterkte is de maximale stroom die de belasting onder alle omstandigheden kan weerstaan. Net als bij de spanning moet de ontwerper ervoor zorgen dat de geselecteerde MOSFET deze nominale stroom kan dragen, zelfs als het systeem een ​​piekstroom genereert. De twee huidige scenario's waarmee rekening moet worden gehouden, zijn de continue modus en pulspieken. de MOSFET bevindt zich in een stabiele toestand in continue geleidingsmodus, wanneer er continu stroom door het apparaat gaat. Pulspieken verwijzen naar een groot aantal pieken (of stroompieken) die door het apparaat stromen. In dat geval is het, zodra de maximale stroom is bepaald, eenvoudigweg een kwestie van direct een apparaat selecteren dat deze maximale stroom kan weerstaan.

 

Na het selecteren van de nominale stroom wordt ook het geleidingsverlies berekend. In specifieke gevallenMOSFETzijn geen ideale componenten vanwege de elektrische verliezen die optreden tijdens het geleidingsproces, de zogenaamde geleidingsverliezen. Wanneer "aan" de MOSFET fungeert als een variabele weerstand, die wordt bepaald door de RDS(ON) van het apparaat en aanzienlijk verandert met de temperatuur. Het vermogensverlies van het apparaat kan worden berekend op basis van Iload2 x RDS(ON), en aangezien de aan-weerstand varieert met de temperatuur, varieert het vermogensverlies proportioneel. Hoe hoger de spanning VGS die op de MOSFET wordt toegepast, hoe lager de RDS(ON); omgekeerd, hoe hoger de RDS(ON). Voor de systeemontwerper spelen hier de afwegingen, afhankelijk van de systeemspanning. Voor draagbare ontwerpen zijn lagere spanningen eenvoudiger (en gebruikelijker), terwijl voor industriële ontwerpen hogere spanningen kunnen worden gebruikt. Merk op dat de RDS(ON)-weerstand lichtjes stijgt met de stroom.

 

 

Technologie heeft een enorme impact op de eigenschappen van componenten, en sommige technologieën resulteren vaak in een toename van RDS(ON) wanneer de maximale VDS wordt verhoogd. Voor dergelijke technologieën is een vergroting van de wafergrootte vereist als VDS en RDS(ON) moeten worden verlaagd, waardoor de daarmee gepaard gaande pakketgrootte en de bijbehorende ontwikkelingskosten toenemen. Er zijn een aantal technologieën in de industrie die proberen de toename van de wafelgrootte onder controle te houden, waarvan de belangrijkste de geul- en ladingsbalanstechnologieën zijn. Bij de sleuftechnologie wordt een diepe sleuf in de wafer ingebed, meestal gereserveerd voor lage spanningen, om de aan-weerstand RDS(ON) te verminderen.

 

III. Bepaal de vereisten voor warmteafvoer

De volgende stap is het berekenen van de thermische vereisten van het systeem. Er moeten twee verschillende scenario's in overweging worden genomen: het slechtste geval en het reële geval. TPV raadt aan om de resultaten te berekenen voor het worst case scenario, omdat deze berekening een grotere veiligheidsmarge biedt en ervoor zorgt dat het systeem niet faalt.

 

IV. Prestaties schakelen

Tenslotte de schakelprestaties van de MOSFET. Er zijn veel parameters die de schakelprestaties beïnvloeden; de belangrijkste zijn gate/drain, gate/source en drain/source-capaciteit. Deze capaciteiten vormen schakelverliezen in de component vanwege de noodzaak om ze elke keer dat ze worden geschakeld op te laden. Als gevolg hiervan neemt de schakelsnelheid van de MOSFET af en neemt de efficiëntie van het apparaat af. Om de totale verliezen in het apparaat tijdens het schakelen te berekenen, moet de ontwerper de verliezen tijdens het inschakelen (Eon) en de verliezen tijdens het uitschakelen (Eoff) berekenen. Dit kan worden uitgedrukt door de volgende vergelijking: Psw = (Eon + Eoff) x schakelfrequentie. En poortlading (Qgd) heeft de grootste impact op de schakelprestaties.