Izbirne točke MOSFET

IzbiraMOSFETje zelo pomembno, slaba izbira lahko vpliva na porabo energije celotnega vezja, obvladovanje nians različnih MOSFET komponent in parametrov v različnih preklopnih vezjih lahko pomaga inženirjem, da se izognejo številnim težavam, spodaj je nekaj priporočil Guanhua Weiye za izbiro MOSFET-ov.

Prvič, P-kanal in N-kanal

Prvi korak je določitev uporabe N-kanalnih ali P-kanalnih MOSFET-ov. v močnostnih aplikacijah, ko je MOSFET ozemljitev in je breme priključeno na glavno napetost, jeMOSFETpredstavlja nizkonapetostno stransko stikalo. Pri nizkonapetostnem stranskem preklopu se običajno uporabljajo N-kanalni MOSFET-ji, kar je upoštevanje napetosti, potrebne za izklop ali vklop naprave. Ko je MOSFET priključen na vodilo in ozemljitev obremenitve, se uporabi visokonapetostno stransko stikalo. P-kanalni MOSFET se običajno uporabljajo zaradi napetostnega pogona. Za izbiro pravih komponent za aplikacijo je pomembno določiti napetost, ki je potrebna za pogon naprave, in kako enostavno jo je vključiti v načrt. Naslednji korak je določitev zahtevane nazivne napetosti ali največje napetosti, ki jo komponenta lahko prenese. Višja kot je nazivna napetost, višji so stroški naprave. V praksi bi morala biti nazivna napetost večja od napetosti na vodilu ali vodilu. To bo zagotovilo dovolj zaščite, da MOSFET ne bo odpovedal. Pri izbiri MOSFET-a je pomembno določiti največjo napetost, ki jo lahko prenese od odtoka do vira, tj. največjo VDS, zato je pomembno vedeti, da se največja napetost, ki jo lahko prenese MOSFET, spreminja glede na temperaturo. Načrtovalci morajo preizkusiti območje napetosti v celotnem območju delovne temperature. Nazivna napetost mora imeti dovolj rezerve, da pokrije to območje, da se zagotovi, da vezje ne odpove. Poleg tega je treba upoštevati druge varnostne dejavnike zaradi induciranih napetostnih prehodov.

Drugič, določite trenutno oceno

Trenutna vrednost MOSFET-a je odvisna od strukture vezja. Nazivni tok je največji tok, ki ga obremenitev lahko prenese v vseh okoliščinah. Podobno kot v primeru napetosti se mora oblikovalec prepričati, da je izbrani MOSFET sposoben prenesti ta nazivni tok, tudi če sistem ustvarja skokovit tok. Dva trenutna scenarija, ki ju je treba upoštevati, sta neprekinjen način in pulzni skoki. MOSFET je v stabilnem stanju v neprekinjenem prevodnem načinu, ko tok neprekinjeno teče skozi napravo. Impulzni skoki se nanašajo na veliko število sunkov (ali skokov toka), ki tečejo skozi napravo, in v tem primeru, ko je največji tok določen, je preprosto stvar neposredne izbire naprave, ki lahko prenese ta največji tok.

Po izbiri nazivnega toka se izračuna tudi prevodna izguba. V posebnih primerih,MOSFETniso idealne komponente zaradi električnih izgub, ki nastanejo med prevodnim procesom, tako imenovanih prevodnih izgub. Ko je "vklopljen", MOSFET deluje kot spremenljivi upor, ki je določen z RDS(ON) naprave in se znatno spreminja s temperaturo. Izgubo moči naprave je mogoče izračunati iz Iload2 x RDS(ON) in ker se upornost pri vklopu spreminja s temperaturo, se izguba moči spreminja sorazmerno. Višja kot je napetost VGS na MOSFET, nižji je RDS(ON); nasprotno, višji je RDS(ON). Za načrtovalca sistema tukaj pridejo v poštev kompromisi glede na sistemsko napetost. Za prenosne modele so nižje napetosti lažje (in pogostejše), medtem ko je za industrijske modele mogoče uporabiti višje napetosti. Upoštevajte, da upor RDS(ON) nekoliko narašča s tokom.

Tehnologija ima izjemen vpliv na značilnosti komponent in nekatere tehnologije ponavadi povzročijo povečanje RDS(ON), ko povečajo največji VDS. Pri takšnih tehnologijah je potrebno povečanje velikosti rezin, če želimo znižati VDS in RDS(ON), s čimer povečamo velikost paketa, ki pripada temu, in ustrezne stroške razvoja. V industriji obstajajo številne tehnologije, ki poskušajo nadzorovati povečanje velikosti rezin, med katerimi sta najpomembnejši tehnologiji rovov in uravnoteženja polnjenja. Pri tehnologiji jarek je globoka jarka vdelana v rezino, običajno rezervirana za nizke napetosti, da se zmanjša upornost RDS(ON).

III. Določite zahteve za odvajanje toplote

Naslednji korak je izračun toplotnih potreb sistema. Upoštevati je treba dva različna scenarija, najslabšega in resničnega. TPV priporoča izračun rezultatov za najslabši možni scenarij, saj ta izračun zagotavlja večjo mejo varnosti in zagotavlja, da sistem ne bo odpovedal.

IV. Preklopna zmogljivost

Končno, preklopna zmogljivost MOSFET-a. Obstaja veliko parametrov, ki vplivajo na preklopno zmogljivost, pomembni so kapacitivnost vrata/odtok, vrata/izvor in odtok/izvor. Te kapacitivnosti tvorijo stikalne izgube v komponenti, ker jih je treba napolniti ob vsakem preklopu. Posledično se zmanjša hitrost preklapljanja MOSFET-a in učinkovitost naprave. Za izračun skupnih izgub v napravi med preklapljanjem mora projektant izračunati izgube med vklopom (Eon) in izgube med izklopom (Eoff). To lahko izrazimo z naslednjo enačbo: Psw = (Eon + Eoff) x preklopna frekvenca. In naboj vrat (Qgd) ima največji vpliv na preklopno zmogljivost.