Točke odabira MOSFET-a

Izbor odMOSFETje vrlo važno, loš izbor može utjecati na potrošnju energije cijelog kruga, ovladati nijansama različitih MOSFET komponenti i parametara u različitim sklopnim sklopovima može pomoći inženjerima da izbjegnu puno problema, sljedeće su neke od preporuka Guanhua Weiye za izbor MOSFET-a.

 

Prvo, P-kanal i N-kanal

Prvi korak je odrediti korištenje N-kanalnih ili P-kanalnih MOSFET-a. u energetskim aplikacijama, kada je MOSFET uzemljen, a opterećenje spojeno na glavni napon,MOSFETčini niskonaponski bočni prekidač. U niskonaponskoj strani komutacije općenito se koriste N-kanalni MOSFET-ovi, što je razmatranje napona potrebnog za isključivanje ili uključivanje uređaja. Kada je MOSFET spojen na sabirnicu i uzemljenje opterećenja, koristi se visokonaponski bočni prekidač. P-kanalni MOSFET-ovi se obično koriste zbog razmatranja pogona napona. Da biste odabrali prave komponente za aplikaciju, važno je odrediti napon potreban za pogon uređaja i koliko ga je lako implementirati u dizajn. Sljedeći korak je određivanje potrebnog nazivnog napona ili maksimalnog napona koji komponenta može nositi. Što je veći napon, to je veći trošak uređaja. U praksi bi nazivni napon trebao biti veći od napona magistrale ili sabirnice. To će osigurati dovoljnu zaštitu da MOSFET neće pokvariti. Za odabir MOSFET-a važno je odrediti maksimalni napon koji se može podnijeti od odvoda do izvora, tj. maksimalni VDS, stoga je važno znati da maksimalni napon koji MOSFET može izdržati ovisi o temperaturi. Dizajneri moraju ispitati raspon napona u cijelom rasponu radne temperature. Nazivni napon mora imati dovoljnu marginu da pokrije ovaj raspon kako bi se osiguralo da strujni krug ne pokvari. Osim toga, potrebno je uzeti u obzir druge sigurnosne čimbenike izazvane prijelaznim pojavama napona.

 

Drugo, odredite trenutnu ocjenu

Strujna vrijednost MOSFET-a ovisi o strukturi kruga. Nazivna struja je najveća struja koju opterećenje može izdržati u svim okolnostima. Slično slučaju napona, dizajner mora biti siguran da je odabrani MOSFET sposoban nositi ovu nazivnu struju, čak i kada sustav generira udarnu struju. Dva trenutna scenarija koja treba razmotriti su kontinuirani način rada i skokovi pulsa. MOSFET je u stabilnom stanju u načinu kontinuiranog provođenja, kada struja kontinuirano prolazi kroz uređaj. Pulsni skokovi odnose se na veliki broj valova (ili skokova struje) koji teče kroz uređaj, u kojem slučaju, nakon što se odredi maksimalna struja, jednostavno je stvar izravnog odabira uređaja koji može izdržati tu maksimalnu struju.

 

Nakon odabira nazivne struje izračunava se i gubitak vodljivosti. U posebnim slučajevima,MOSFETnisu idealne komponente zbog električnih gubitaka koji nastaju tijekom procesa vodljivosti, takozvanih gubitaka vodljivosti. Kada je "uključen", MOSFET djeluje kao promjenjivi otpornik, što je određeno RDS(ON) uređaja i značajno se mijenja s temperaturom. Gubitak snage uređaja može se izračunati iz Iload2 x RDS(ON), a budući da otpor pri uključivanju varira s temperaturom, gubitak snage varira proporcionalno. Što je veći napon VGS primijenjen na MOSFET, niži je RDS(ON); obrnuto, veći je RDS(ON). Za dizajnera sustava, ovdje dolazi do kompromisa ovisno o naponu sustava. Za prijenosne dizajne niži naponi su lakši (i češći), dok se za industrijske dizajne mogu koristiti viši naponi. Imajte na umu da otpor RDS(ON) malo raste sa strujom.

 

 

Tehnologija ima ogroman utjecaj na karakteristike komponenti, a neke tehnologije obično rezultiraju povećanjem RDS(ON) kada se povećava maksimalni VDS. Za takve tehnologije potrebno je povećanje veličine vafera ako se VDS i RDS(ON) žele smanjiti, čime se povećava veličina paketa koja ide uz to i odgovarajući trošak razvoja. Postoji niz tehnologija u industriji koje pokušavaju kontrolirati povećanje veličine vafera, od kojih su najvažnije tehnologije rovova i ravnoteže punjenja. U trench tehnologiji, duboki kanal je ugrađen u pločicu, obično rezerviran za niske napone, kako bi se smanjio otpor RDS(ON).

 

III. Odredite zahtjeve za rasipanje topline

Sljedeći korak je izračunavanje toplinskih zahtjeva sustava. Treba razmotriti dva različita scenarija, najgori i stvarni slučaj. TPV preporučuje izračun rezultata za najgori mogući scenarij, budući da ovaj izračun pruža veću marginu sigurnosti i osigurava da sustav neće zakazati.

 

IV. Izvedba prebacivanja

Konačno, izvedba prebacivanja MOSFET-a. Mnogo je parametara koji utječu na izvedbu sklopke, a važni su kapacitivnost vrata/odvoda, vrata/izvora i odvod/izvor. Ovi kapaciteti stvaraju gubitke pri preklapanju u komponenti zbog potrebe da se pune svaki put kad se preklapaju. Kao rezultat toga, brzina prebacivanja MOSFET-a se smanjuje i učinkovitost uređaja se smanjuje. Da bi se izračunali ukupni gubici u uređaju tijekom sklopke, projektant treba izračunati gubitke tijekom uključivanja (Eon) i gubitke tijekom isključivanja (Eoff). To se može izraziti sljedećom jednadžbom: Psw = (Eon + Eoff) x frekvencija uključivanja. A naboj vrata (Qgd) ima najveći utjecaj na performanse sklopke.