MOSFET-pakkekoblingsrørvalg og kredsløbsdiagrammer

Det første skridt er at foretage et valg afMOSFET'er, som findes i to hovedtyper: N-kanal og P-kanal. I strømsystemer kan MOSFET'er opfattes som elektriske kontakter. Når en positiv spænding tilføjes mellem porten og kilden til en N-kanal MOSFET, leder dens switch. Under ledning kan der strømme strøm gennem kontakten fra afløbet til kilden. Der eksisterer en intern modstand mellem afløbet og kilden kaldet on-resistance RDS(ON). Det skal være klart, at gaten på en MOSFET er en højimpedansterminal, så der tilføjes altid en spænding til porten. Dette er modstanden mod jord, som porten er forbundet med i kredsløbsdiagrammet, der præsenteres senere. Hvis porten efterlades hængende, vil enheden ikke fungere som designet og kan tænde eller slukke på uhensigtsmæssige tidspunkter, hvilket resulterer i potentielt strømtab i systemet. Når spændingen mellem kilden og porten er nul, slukker kontakten, og strømmen stopper med at strømme gennem enheden. Selvom enheden er slukket på dette tidspunkt, er der stadig en lille strøm til stede, som kaldes lækstrøm eller IDSS.

 

 

Trin 1: Vælg N-kanal eller P-kanal

Det første trin i at vælge den korrekte enhed til et design er at beslutte, om der skal bruges en N-kanal eller P-kanal MOSFET. i en typisk strømapplikation, når en MOSFET er jordet, og belastningen er forbundet til trunkspændingen, udgør denne MOSFET lavspændingssidekontakten. I en lavspændingssideafbryder, en N-kanalMOSFETbør bruges på grund af hensynet til den spænding, der kræves for at slukke eller tænde enheden. Når MOSFET'en er tilsluttet bussen, og belastningen er jordet, skal højspændingssidekontakten bruges. En P-kanal MOSFET bruges normalt i denne topologi, igen af ​​hensyn til spændingsdrev.

Trin 2: Bestem den aktuelle vurdering

Det andet trin er at vælge den aktuelle rating for MOSFET. Afhængigt af kredsløbsstrukturen bør denne strømværdi være den maksimale strøm, som belastningen kan modstå under alle omstændigheder. I lighed med tilfældet med spænding skal konstruktøren sikre, at den valgte MOSFET kan modstå denne strømværdi, selv når systemet genererer spidsstrømme. De to aktuelle tilfælde, der overvejes, er kontinuerlig tilstand og pulsspidser. Denne parameter er baseret på FDN304P tube DATASHEET som reference, og parametrene er vist i figuren:

 

 

 

I kontinuerlig ledningstilstand er MOSFET'en i konstant tilstand, når strømmen løber kontinuerligt gennem enheden. Pulsspidser er, når der er en stor mængde spænding (eller spidsstrøm), der strømmer gennem enheden. Når den maksimale strøm under disse forhold er blevet bestemt, er det blot et spørgsmål om direkte at vælge en enhed, der kan modstå denne maksimale strøm.

Efter valg af mærkestrømmen skal du også beregne ledningstabet. I praksis erMOSFETer ikke den ideelle enhed, for i den ledende proces vil der være effekttab, som kaldes ledningstab. MOSFET i "on" som en variabel modstand, bestemt af enhedens RDS (ON), og med temperaturen og væsentlige ændringer. Enhedens effekttab kan beregnes ud fra Iload2 x RDS(ON), og da tænd-modstanden varierer med temperaturen, varierer effekttabet proportionalt. Jo højere spændingen VGS påført til MOSFET, jo mindre vil RDS(ON) være; omvendt jo højere RDS(ON) vil være. For systemdesigneren er det her, afvejningen kommer i spil afhængigt af systemspændingen. For bærbare designs er det lettere (og mere almindeligt) at bruge lavere spændinger, mens der til industrielle designs kan bruges højere spændinger. Bemærk, at RDS(ON)-modstanden stiger lidt med strømmen. Variationer i de forskellige elektriske parametre for RDS(ON)-modstanden kan findes i det tekniske datablad leveret af producenten.

 

 

 

Trin 3: Bestem termiske krav

Det næste trin i valget af en MOSFET er at beregne de termiske krav til systemet. Designeren skal overveje to forskellige scenarier, det værste tilfælde og det sande tilfælde. Beregningen for worst-case scenariet anbefales, fordi dette resultat giver en større sikkerhedsmargin og sikrer, at systemet ikke fejler. Der er også nogle målinger, du skal være opmærksom på på MOSFET-databladet; såsom den termiske modstand mellem halvlederforbindelsen af ​​den emballerede enhed og miljøet og den maksimale overgangstemperatur.

 

Enhedens overgangstemperatur er lig med den maksimale omgivende temperatur plus produktet af termisk modstand og effekttab (overgangstemperatur = maksimal omgivelsestemperatur + [termisk modstand × effekttab]). Ud fra denne ligning kan systemets maksimale effekttab løses, som per definition er lig med I2 x RDS(ON). Da personalet har bestemt den maksimale strøm, der vil passere gennem enheden, kan RDS(ON) beregnes for forskellige temperaturer. Det er vigtigt at bemærke, at når det drejer sig om simple termiske modeller, skal designeren også overveje varmekapaciteten af ​​halvlederforbindelsen/enhedens kabinet og sagen/miljøet; dvs. det er påkrævet, at printpladen og pakken ikke varmes op med det samme.

Normalt, en PMOSFET, vil der være en parasitisk diode til stede, diodens funktion er at forhindre source-drain omvendt forbindelse, for PMOS er fordelen i forhold til NMOS, at dens tændspænding kan være 0, og spændingsforskellen mellem DS spænding er ikke meget, mens NMOS på betingelse kræver, at VGS er større end tærsklen, hvilket vil føre til, at styrespændingen uundgåeligt er større end den nødvendige spænding, og der vil være unødvendige problemer. PMOS er valgt som kontrolkontakt til følgende to applikationer:

 

Enhedens overgangstemperatur er lig med den maksimale omgivende temperatur plus produktet af termisk modstand og effekttab (overgangstemperatur = maksimal omgivelsestemperatur + [termisk modstand × effekttab]). Ud fra denne ligning kan systemets maksimale effekttab løses, som per definition er lig med I2 x RDS(ON). Da designeren har bestemt den maksimale strøm, der vil passere gennem enheden, kan RDS(ON) beregnes for forskellige temperaturer. Det er vigtigt at bemærke, at når det drejer sig om simple termiske modeller, skal designeren også overveje varmekapaciteten af ​​halvlederforbindelsen/enhedens kabinet og sagen/miljøet; dvs. det er påkrævet, at printpladen og pakken ikke varmes op med det samme.

Normalt, en PMOSFET, vil der være en parasitisk diode til stede, diodens funktion er at forhindre source-drain omvendt forbindelse, for PMOS er fordelen i forhold til NMOS, at dens tændspænding kan være 0, og spændingsforskellen mellem DS spænding er ikke meget, mens NMOS på betingelse kræver, at VGS er større end tærsklen, hvilket vil føre til, at styrespændingen uundgåeligt er større end den nødvendige spænding, og der vil være unødvendige problemer. PMOS er valgt som kontrolkontakt til følgende to applikationer:

Ser man på dette kredsløb, styrer styresignalet PGC, hvorvidt V4.2 leverer strøm til P_GPRS. Dette kredsløb, kilde- og afløbsklemmerne er ikke forbundet til det omvendte, R110 og R113 eksisterer i den forstand, at R110 styre gatestrømmen ikke er for stor, R113 styrer gate af den normale, R113 pull-up til høj, fra PMOS , men kan også ses som en pull-up på kontrolsignalet, når MCU's interne stifter og pull-up, det vil sige output fra open-drain, når output er open-drain, og ikke kan drive PMOS off, på dette tidspunkt, er det nødvendigt at ekstern spænding givet pull-up, så modstand R113 spiller to roller. Den skal bruge en ekstern spænding for at give pull-up, så modstand R113 spiller to roller. r110 kan være mindre, til 100 ohm kan også.