Prvi korak je napraviti odabirMOSFET-ovi, koji dolaze u dvije glavne vrste: N-kanalni i P-kanalni. U elektroenergetskim sustavima MOSFET-ovi se mogu smatrati električnim sklopkama. Kada se pozitivni napon doda između vrata i izvora N-kanalnog MOSFET-a, njegova sklopka radi. Tijekom provođenja struja može teći kroz sklopku od odvoda do izvora. Između odvoda i izvora postoji unutarnji otpor koji se naziva otpor RDS(ON). Mora biti jasno da su vrata MOSFET-a terminal visoke impedancije, tako da se napon uvijek dodaje na vrata. Ovo je otpor uzemljenja na koji su spojena vrata u dijagramu strujnog kruga prikazanom kasnije. Ako se vrata ostave viseći, uređaj neće raditi kako je predviđeno i može se uključiti ili isključiti u neprikladnim trenucima, što može dovesti do potencijalnog gubitka struje u sustavu. Kada je napon između izvora i vrata nula, prekidač se isključuje i struja prestaje teći kroz uređaj. Iako je uređaj u ovom trenutku isključen, još uvijek je prisutna mala struja koja se naziva struja curenja ili IDSS.
Korak 1: Odaberite N-kanal ili P-kanal
Prvi korak u odabiru ispravnog uređaja za dizajn je odluka hoćete li koristiti N-kanalni ili P-kanalni MOSFET. u tipičnoj primjeni napajanja, kada je MOSFET uzemljen i opterećenje spojeno na glavni napon, taj MOSFET čini niskonaponsku bočnu sklopku. U niskonaponskom bočnom prekidaču, N-kanalMOSFETtreba koristiti zbog razmatranja napona potrebnog za isključivanje ili uključivanje uređaja. Kada je MOSFET spojen na sabirnicu i opterećenje uzemljeno, mora se koristiti visokonaponski bočni prekidač. P-kanalni MOSFET obično se koristi u ovoj topologiji, opet zbog razmatranja pogona napona.
Korak 2: Odredite trenutnu ocjenu
Drugi korak je odabir trenutne vrijednosti MOSFET-a. Ovisno o strukturi kruga, ova nazivna struja trebala bi biti najveća struja koju opterećenje može izdržati u svim okolnostima. Slično kao u slučaju napona, dizajner mora osigurati da odabrani MOSFET može izdržati ovu nazivnu struju, čak i kada sustav generira udarne struje. Dva razmatrana trenutna slučaja su kontinuirani način rada i skokovi pulsa. Ovaj parametar temelji se na FDN304P DATASHEET cijevi kao referenca, a parametri su prikazani na slici:
U načinu kontinuiranog provođenja, MOSFET je u stabilnom stanju, kada struja kontinuirano teče kroz uređaj. Pulsni skokovi su kada postoji velika količina prenapona (ili udarne struje) koja teče kroz uređaj. Nakon što se odredi maksimalna struja pod ovim uvjetima, jednostavno je stvar izravnog odabira uređaja koji može izdržati tu maksimalnu struju.
Nakon odabira nazivne struje morate izračunati i gubitak vodljivosti. U praksi,MOSFETnije idealan uređaj, jer će u vodljivom procesu doći do gubitka snage, što se naziva gubitak kondukcije. MOSFET u "on" poput promjenjivog otpora, određen RDS uređaja (ON), a s temperaturom i značajnim promjenama. Rasipanje snage uređaja može se izračunati iz Iload2 x RDS(ON), a budući da otpor pri uključivanju varira s temperaturom, rasipanje snage varira proporcionalno. Što je veći napon VGS primijenjen na MOSFET, manji će biti RDS(ON); obrnuto to će veći biti RDS(ON). Za dizajnera sustava, ovdje dolazi do kompromisa ovisno o naponu sustava. Za prijenosne dizajne lakše je (i češće) koristiti niže napone, dok se za industrijske dizajne mogu koristiti viši naponi. Imajte na umu da otpor RDS(ON) malo raste sa strujom. Varijacije u različitim električnim parametrima RDS(ON) otpornika mogu se pronaći u tehničkim podacima koje dostavlja proizvođač.
Korak 3: Odredite toplinske zahtjeve
Sljedeći korak u odabiru MOSFET-a je izračunavanje toplinskih zahtjeva sustava. Dizajner mora razmotriti dva različita scenarija, najgori slučaj i pravi slučaj. Preporuča se izračun za najgori mogući scenarij jer ovaj rezultat daje veću marginu sigurnosti i jamči da sustav neće otkazati. Također postoje neka mjerenja kojih morate biti svjesni na listi podataka MOSFET-a; kao što je toplinski otpor između poluvodičkog spoja pakiranog uređaja i okoline i maksimalne temperature spoja.
Temperatura spoja uređaja jednaka je maksimalnoj temperaturi okoline plus umnožak toplinskog otpora i rasipanja snage (temperatura spoja = maksimalna temperatura okoline + [toplinski otpor × rasipanje snage]). Iz ove jednadžbe može se riješiti maksimalna disipacija snage sustava, koja je po definiciji jednaka I2 x RDS(ON). Budući da je osoblje odredilo maksimalnu struju koja će proći kroz uređaj, RDS(ON) se može izračunati za različite temperature. Važno je napomenuti da kada se radi o jednostavnim toplinskim modelima, dizajner također mora uzeti u obzir toplinski kapacitet poluvodičkog spoja/kućišta uređaja i kućišta/okoliša; tj. potrebno je da se tiskana pločica i paket ne zagriju odmah.
Obično, PMOSFET, bit će prisutna parazitna dioda, funkcija diode je spriječiti obrnutu vezu izvor-odvod, za PMOS, prednost u odnosu na NMOS je da njegov napon uključivanja može biti 0, a razlika napona između DS napon nije velik, dok NMOS pod uvjetom zahtijeva da VGS bude veći od praga, što će dovesti do toga da je upravljački napon neizbježno veći od potrebnog napona, pa će biti nepotrebnih problema. PMOS je odabran kao upravljački prekidač za sljedeće dvije aplikacije:
Temperatura spoja uređaja jednaka je maksimalnoj temperaturi okoline plus umnožak toplinskog otpora i rasipanja snage (temperatura spoja = maksimalna temperatura okoline + [toplinski otpor × rasipanje snage]). Iz ove jednadžbe može se riješiti maksimalna disipacija snage sustava, koja je po definiciji jednaka I2 x RDS(ON). Budući da je dizajner odredio maksimalnu struju koja će proći kroz uređaj, RDS(ON) se može izračunati za različite temperature. Važno je napomenuti da kada se radi o jednostavnim toplinskim modelima, dizajner također mora uzeti u obzir toplinski kapacitet poluvodičkog spoja/kućišta uređaja i kućišta/okoliša; tj. potrebno je da se tiskana pločica i paket ne zagriju odmah.
Obično, PMOSFET, bit će prisutna parazitna dioda, funkcija diode je spriječiti obrnutu vezu izvor-odvod, za PMOS, prednost u odnosu na NMOS je da njegov napon uključivanja može biti 0, a razlika napona između DS napon nije velik, dok NMOS pod uvjetom zahtijeva da VGS bude veći od praga, što će dovesti do toga da je upravljački napon neizbježno veći od potrebnog napona, pa će biti nepotrebnih problema. PMOS je odabran kao upravljački prekidač za sljedeće dvije aplikacije:
Gledajući ovaj krug, kontrolni signal PGC kontrolira da li V4.2 napaja P_GPRS ili ne. Ovaj krug, terminali izvora i odvoda nisu spojeni na obrnuto, R110 i R113 postoje u smislu da struja R110 upravljačkih vrata nije prevelika, R113 kontrolira vrata normalnog, R113 podizanje na visoko, kao kod PMOS-a , ali također se može vidjeti kao pull-up na upravljačkom signalu, kada se MCU interni pinovi i pull-up, to jest, izlaz otvorenog odvoda kada je izlaz otvoreni odvod, i ne može pokrenuti PMOS isključeno, u ovom trenutku, potrebno je dati vanjski napon, tako da otpornik R113 igra dvije uloge. Bit će mu potreban vanjski napon da bi se omogućilo povlačenje, tako da otpornik R113 igra dvije uloge. r110 može biti manji, može i na 100 ohma.
Vrijeme objave: 18. travnja 2024
