Kako delujejo MOSFET-ji z ​​izboljšanim paketom

Pri načrtovanju stikalnega napajalnika ali motornega pogonskega vezja z uporabo inkapsuliranih MOSFET-jev večina ljudi upošteva upornost MOS, največjo napetost itd., največji tok itd., veliko pa jih upošteva samo te dejavnike. Takšna vezja morda delujejo, vendar niso odlična in niso dovoljena kot formalni dizajni izdelkov.

Sledi majhen povzetek osnov MOSFET inMOSFETgonilniška vezja, na katera se sklicujem na številne vire, niso vsi originalni. Vključno s predstavitvijo MOSFET-jev, značilnosti, pogonskih in aplikacijskih vezij. Pakiranje vrst MOSFET in stičišča MOSFET je FET (še en JFET), se lahko izdela v izboljšan ali osiromašen tip, P-kanalni ali N-kanalni skupno štiri vrste, vendar dejanska uporaba samo izboljšanega N-kanalnega MOSFET in izboljšanega P -kanalni MOSFET, tako običajno imenovan NMOS, ali PMOS se nanaša na ti dve vrsti.

Glede tega, zakaj ne bi uporabili MOSFET-jev z osiromašenim tipom, ni priporočljivo priti do dna. Za ti dve vrsti MOSFET-jev za izboljšanje se pogosteje uporablja NMOS zaradi njegove nizke upornosti in enostavne izdelave. Zato aplikacije stikalnega napajanja in motornih pogonov običajno uporabljajo NMOS. naslednji uvod, ampak tudi večNMOS-temelji.

MOSFET-ji imajo parazitsko kapacitivnost med tremi nožicami, ki ni potrebna, vendar zaradi omejitev proizvodnega procesa. Obstoj parazitske kapacitivnosti pri načrtovanju ali izbiri pogonskega vezja je nekaj težav, vendar se temu ni mogoče izogniti, nato pa je podrobno opisano. Kot lahko vidite na shemi MOSFET, je med odvodom in izvorom parazitna dioda.

To se imenuje telesna dioda in je pomembna pri pogonu induktivnih bremen, kot so motorji. Mimogrede, telesna dioda je prisotna samo v posameznihMOSFET-jiin običajno ni prisoten znotraj čipa integriranega vezja. MOSFET ON Characteristics On pomeni delovanje kot stikalo, kar je enakovredno zaprtju stikala.

Značilnosti NMOS, Vgs, ki so večje od določene vrednosti, bodo vodile, primerne za uporabo v primeru, ko je vir ozemljen (nižji pogon), dokler je napetost vrat 4V ali 10V. Značilnosti PMOS, Vgs, manjše od določene vrednosti, bodo vodile, primerne za uporabo v primeru, ko je vir priključen na VCC (high-end pogon). Kljub temu, da je PMOS mogoče preprosto uporabiti kot vrhunski gonilnik, se NMOS običajno uporablja v vrhunskih gonilnikih zaradi velikega upora pri vklopu, visoke cene in malo nadomestnih vrst.

Embalaža MOSFET izguba preklopne cevi, ne glede na to, ali gre za NMOS ali PMOS, po prevodu obstaja vklopni upor, tako da bo tok porabil energijo v tem uporu, ta del porabljene energije se imenuje prevodna izguba. Če izberete MOSFET z majhnim vklopnim uporom, boste zmanjšali izgubo prevodnosti. Dandanes je vklopna upornost MOSFET-ov z majhno močjo na splošno okrog deset miliohmov, na voljo pa je tudi nekaj miliohmov. MOS ne sme biti dokončan v trenutku, ko prevaja in prekine. Napetost na obeh straneh MOS-a ima proces upadanja, tok, ki teče skozenj, pa narašča. V tem času je izguba MOSFET-a produkt napetosti in toka, ki se imenuje preklopna izguba. Običajno je preklopna izguba veliko večja od prevodne izgube in večja kot je preklopna frekvenca, večja je izguba. Produkt napetosti in toka v trenutku prevajanja je zelo velik, kar povzroči velike izgube.

Skrajšanje preklopnega časa zmanjša izgubo pri vsakem prevodu; zmanjšanje preklopne frekvence zmanjša število preklopov na časovno enoto. Oba pristopa lahko zmanjšata izgube preklapljanja. Produkt napetosti in toka v trenutku prevajanja je velik, velika je tudi posledična izguba. Skrajšanje preklopnega časa lahko zmanjša izgubo pri vsakem prevodu; zmanjšanje preklopne frekvence lahko zmanjša število preklopov na časovno enoto. Oba pristopa lahko zmanjšata izgube preklapljanja. Vožnja V primerjavi z bipolarnimi tranzistorji na splošno velja, da za vklop pakiranega MOSFET-a ni potreben tok, dokler je napetost GS nad določeno vrednostjo. To je enostavno narediti, vendar potrebujemo tudi hitrost. Struktura enkapsuliranega MOSFET-a je vidna v prisotnosti parazitske kapacitivnosti med GS, GD, pogon MOSFET-a pa je pravzaprav polnjenje in praznjenje kapacitivnosti. Za polnjenje kondenzatorja je potreben tok, saj lahko takojšnje polnjenje kondenzatorja vidimo kot kratek stik, zato bo trenutni tok večji. Prva stvar, ki jo morate upoštevati pri izbiri/načrtovanju gonilnika MOSFET, je velikost trenutnega toka kratkega stika, ki ga je mogoče zagotoviti.

Druga stvar, ki jo je treba opozoriti, je, da mora biti napetost vrat vklopljenega časa, ki se običajno uporablja v pogonih NMOS višjega razreda, večja od napetosti vira. Napetost prevodnega izvora MOSFET pogona višjega razreda in napetost odtoka (VCC) sta enaki, tako da je napetost vrat kot VCC 4 V ali 10 V. Če želimo v istem sistemu dobiti večjo napetost kot VCC, se moramo specializirati za ojačevalna vezja. Veliko gonilnikov motorjev ima vgrajene polnilne črpalke, pomembno je upoštevati, da morate izbrati ustrezno zunanjo kapacitivnost, da dobite dovolj toka kratkega stika za pogon MOSFET-a. 4V ali 10V se običajno uporablja v napetosti vklopljenega MOSFET-a, seveda mora imeti zasnova določeno rezervo. Višja kot je napetost, večja je hitrost vklopljenega stanja in manjši je upor vklopljenega stanja. Dandanes obstajajo MOSFET-ji z ​​nižjo napetostjo vklopljenega stanja, ki se uporabljajo na različnih področjih, toda v 12 V avtomobilskih elektronskih sistemih je na splošno dovolj 4 V vklopljenega stanja. Pogonsko vezje MOSFET-a in njegova izguba.