Kako rade MOSFET-ovi s poboljšanim paketom

Pri projektiranju preklopnog napajanja ili kruga motornog pogona pomoću inkapsuliranih MOSFET-a, većina ljudi uzima u obzir otpor MOS-a, maksimalni napon itd., maksimalnu struju itd., a mnogi uzimaju u obzir samo te faktore. Takvi sklopovi mogu funkcionirati, ali nisu izvrsni i nisu dopušteni kao formalni dizajni proizvoda.

Slijedi mali sažetak osnova MOSFET-a iMOSFETpogonski sklopovi, za koje se pozivam na brojne izvore, nisu svi originalni. Uključujući uvođenje MOSFET-a, karakteristika, pogonskih i aplikacijskih krugova. Vrste pakiranja MOSFET-a i spojni MOSFET je FET (još jedan JFET), može se proizvoditi u poboljšani ili osiromašeni tip, P-kanalni ili N-kanalni ukupno četiri tipa, ali stvarna primjena samo poboljšanog N-kanalnog MOSFET-a i poboljšanog P -kanalni MOSFET, koji se obično naziva NMOS, ili PMOS odnosi se na ove dvije vrste.

Što se tiče zašto ne koristiti MOSFET-ove iscrpljenog tipa, nije preporučljivo ulaziti u suštinu. Za ove dvije vrste poboljšanih MOSFET-a, NMOS se češće koristi zbog svog malog otpora pri uključivanju i jednostavnosti izrade. Dakle, aplikacije sklopnog napajanja i motornog pogona općenito koriste NMOS. sljedeći uvod, ali i višeNMOS-temeljen.

MOSFET-ovi imaju parazitski kapacitet između tri pina, koji nije potreban, ali zbog ograničenja proizvodnog procesa. Postojanje parazitskog kapaciteta u dizajnu ili odabiru pogonskog kruga može biti problem, ali ne postoji način da se izbjegne, a zatim se detaljno opisuje. Kao što možete vidjeti na shemi MOSFET-a, postoji parazitna dioda između odvoda i izvora.

To se naziva dioda tijela i važna je za pokretanje induktivnih opterećenja kao što su motori. Usput, tjelesna dioda prisutna je samo u pojedinačnimMOSFET-ovii obično nije prisutan unutar čipa integriranog kruga. MOSFET ON CharacteristicsOn znači da djeluje kao sklopka, što je ekvivalentno zatvaranju sklopke.

NMOS karakteristike, Vgs veće od određene vrijednosti će provoditi, prikladno za upotrebu u slučaju kada je izvor uzemljen (low-end pogon), sve dok je napon vrata 4V ili 10V. Karakteristike PMOS-a, Vgs manje od određene vrijednosti će provoditi, pogodno za upotrebu u slučaju kada je izvor spojen na VCC (high-end pogon). Međutim, iako se PMOS može lako koristiti kao high end drajver, NMOS se obično koristi u high end drajverima zbog velikog otpora pri uključivanju, visoke cijene i nekoliko vrsta zamjene.

Gubitak sklopne cijevi MOSFET-a za pakiranje, bilo da se radi o NMOS-u ili PMOS-u, nakon provođenja postoji otpor pri uključivanju, tako da će struja trošiti energiju u ovom otporu, ovaj dio potrošene energije naziva se gubitkom provođenja. Odabirom MOSFET-a s malim otporom pri uključivanju smanjit će se gubitak vodljivosti. Danas je otpor pri uključivanju MOSFET-a male snage općenito oko desetaka miliohma, a dostupno je i nekoliko miliohma. MOS se ne smije završiti u trenutku kada provodi i prekida. Napon s obje strane MOS-a ima proces opadanja, a struja koja teče kroz njega ima proces povećanja. Tijekom tog vremena, gubitak MOSFET-a je produkt napona i struje, koji naziva se komutacijski gubitak. Obično je gubitak sklopke mnogo veći od gubitka kondukcije, a što je frekvencija prebacivanja veća, gubitak je veći. Umnožak napona i struje u trenutku provođenja je vrlo velik, što rezultira velikim gubicima.

Skraćivanje vremena preklapanja smanjuje gubitak pri svakom provođenju; smanjenjem sklopne frekvencije smanjuje se broj sklopki u jedinici vremena. Oba ova pristupa mogu smanjiti gubitke pri prebacivanju. Umnožak napona i struje u trenutku provođenja je velik, a velik je i rezultirajući gubitak. Skraćivanje vremena prebacivanja može smanjiti gubitak pri svakom provođenju; smanjenjem sklopne frekvencije može se smanjiti broj sklopki po jedinici vremena. Oba ova pristupa mogu smanjiti gubitke pri prebacivanju. Vožnja U usporedbi s bipolarnim tranzistorima, općenito se vjeruje da nije potrebna struja za uključivanje pakiranog MOSFET-a, sve dok je GS napon iznad određene vrijednosti. To je lako učiniti, ali potrebna nam je i brzina. Struktura inkapsuliranog MOSFET-a može se vidjeti u prisutnosti parazitskog kapaciteta između GS, GD, a pogon MOSFET-a je, zapravo, punjenje i pražnjenje kapaciteta. Za punjenje kondenzatora potrebna je struja, jer se trenutno punjenje kondenzatora može vidjeti kao kratki spoj, pa će trenutna struja biti veća. Prva stvar koju treba obratiti pozornost pri odabiru/dizajniranju MOSFET drajvera je veličina trenutne struje kratkog spoja koja se može osigurati.

Druga stvar koju treba primijetiti je da, općenito korišten u high-end NMOS pogonima, napon na vratima mora biti veći od napona izvora. Napon izvora kondukcije MOSFET-a visoke klase i napon odvoda (VCC) isti, tako da je napon vrata od VCC-a 4 V ili 10 V. Ako je u istom sustavu, da bismo dobili veći napon od VCC-a, moramo se specijalizirati za krugovi za pojačanje. Mnogi pokretači motora imaju integrirane pumpe za punjenje, važno je napomenuti da biste trebali odabrati odgovarajući vanjski kapacitet, kako biste dobili dovoljnu struju kratkog spoja za pogon MOSFET-a. 4V ili 10V se obično koristi u naponu uključenog stanja MOSFET-a, naravno, dizajn mora imati određenu marginu. Što je veći napon, veća je brzina uključenog stanja i niži otpor uključenog stanja. Danas postoje MOSFET-ovi s manjim uključenim naponom koji se koriste u različitim poljima, ali u 12V automobilskim elektroničkim sustavima općenito je dovoljno 4V uključenog stanja. MOSFET pogonski krug i njegov gubitak.