ВибірMOSFETЦе дуже важливо, неправильний вибір може вплинути на енергоспоживання всієї схеми, освоїти нюанси різних компонентів MOSFET і параметрів у різних схемах комутації може допомогти інженерам уникнути багатьох проблем, нижче наведено деякі рекомендації Гуаньхуа Вейє для вибору MOSFET.
По-перше, P-канал і N-канал
Першим кроком є визначення використання N-канальних або P-канальних MOSFET. в силових додатках, коли MOSFET заземлюється, а навантаження підключається до магістральної напругиMOSFETявляє собою бічний вимикач низької напруги. Для перемикання сторони низької напруги зазвичай використовуються N-канальні MOSFET, що враховує напругу, необхідну для вимикання або ввімкнення пристрою. Коли MOSFET підключено до шини та заземлення навантаження, використовується бічний перемикач високої напруги. P-канальні МОП-транзистори зазвичай використовуються через міркування приводу напруги. Щоб вибрати правильні компоненти для застосування, важливо визначити напругу, необхідну для керування пристроєм, і наскільки легко це впровадити в конструкцію. Наступним кроком є визначення необхідної номінальної напруги або максимальної напруги, яку може витримувати компонент. Чим вище номінал напруги, тим вище вартість пристрою. На практиці номінальна напруга повинна бути більшою, ніж напруга магістралі або шини. Це забезпечить достатній захист, щоб MOSFET не вийде з ладу. Для вибору MOSFET важливо визначити максимальну напругу, яку можна витримати від стоку до джерела, тобто максимальну VDS, тому важливо знати, що максимальна напруга, яку може витримати MOSFET, залежить від температури. Розробникам необхідно перевірити діапазон напруг у всьому діапазоні робочих температур. Номінальна напруга повинна мати достатній запас, щоб покрити цей діапазон, щоб гарантувати, що схема не виходить з ладу. Крім того, слід враховувати інші фактори безпеки, викликані перехідними процесами напруги.
По-друге, визначити поточний рейтинг
Номінальний струм MOSFET залежить від структури схеми. Номінальний струм — це максимальний струм, який може витримати навантаження за будь-яких обставин. Подібно до випадку напруги, розробник повинен переконатися, що вибраний МОП-транзистор здатний переносити цей номінальний струм, навіть якщо система генерує імпульсний струм. Двома поточними сценаріями, які слід розглянути, є безперервний режим і стрибки пульсу. MOSFET знаходиться в усталеному стані в режимі безперервної провідності, коли струм безперервно проходить через пристрій. Імпульсні стрибки відносяться до великої кількості стрибків (або стрибків струму), що протікають через пристрій, і в цьому випадку, коли максимальний струм визначено, залишається просто вибрати пристрій, який може витримати цей максимальний струм.
Після вибору номінального струму також розраховуються втрати провідності. У конкретних випадкахMOSFETне є ідеальними компонентами через електричні втрати, які виникають під час процесу провідності, так звані втрати провідності. У включеному стані MOSFET діє як змінний резистор, який визначається RDS(ON) пристрою та значно змінюється залежно від температури. Втрату потужності пристрою можна розрахувати за формулою Iload2 x RDS(ON), і оскільки опір увімкнення змінюється залежно від температури, втрати потужності змінюються пропорційно. Чим вища напруга VGS, прикладена до MOSFET, тим нижчий RDS(ON); і навпаки, чим вище RDS(ON). Для розробника системи саме тут вступають у гру компроміси залежно від напруги системи. Для портативних конструкцій нижчі напруги легші (і більш поширені), тоді як для промислових конструкцій можна використовувати вищі напруги. Зауважте, що опір RDS(ON) трохи зростає зі струмом.
Технологія має величезний вплив на характеристики компонентів, і деякі технології, як правило, призводять до збільшення RDS(ON) при збільшенні максимального VDS. Для таких технологій потрібне збільшення розміру пластини, якщо VDS і RDS(ON) повинні бути знижені, таким чином збільшуючи розмір упаковки, що йде з цим, і відповідну вартість розробки. У промисловості існує ряд технологій, які намагаються контролювати збільшення розміру пластини, найважливішими з яких є технології траншеї та балансу заряду. У траншейній технології глибока канавка вбудована в пластину, зазвичай зарезервована для низьких напруг, щоб зменшити опір увімкнення RDS(ON).
III. Визначте вимоги до тепловіддачі
Наступним кроком є розрахунок теплових вимог системи. Необхідно розглянути два різні сценарії: найгірший і реальний випадок. TPV рекомендує розраховувати результати для найгіршого сценарію, оскільки цей розрахунок забезпечує більший запас надійності та гарантує, що система не вийде з ладу.
IV. Перемикання продуктивності
Нарешті, перемикання MOSFET. Існує багато параметрів, які впливають на продуктивність перемикання, найважливішими з яких є ємність затвора/витоку, затвора/витоку та ємності витоку/витоку. Ці ємності утворюють втрати на перемикання в компоненті через необхідність заряджати їх кожного разу, коли вони перемикаються. В результаті швидкість перемикання MOSFET зменшується і ефективність пристрою знижується. Щоб розрахувати загальні втрати в пристрої під час комутації, розробнику необхідно розрахувати втрати під час увімкнення (Eon) і втрати під час вимкнення (Eoff). Це можна виразити наступним рівнянням: Psw = (Eon + Eoff) x частота перемикання. І заряд затвора (Qgd) має найбільший вплив на продуктивність комутації.
Час публікації: 22 квітня 2024 р
