MOSFET Pakketskakelaarbuiskeuse en stroombaandiagramme

Die eerste stap is om 'n keuse van te maakMOSFET's, wat in twee hooftipes kom: N-kanaal en P-kanaal. In kragstelsels kan MOSFET's as elektriese skakelaars beskou word. Wanneer 'n positiewe spanning tussen die hek en bron van 'n N-kanaal MOSFET bygevoeg word, gelei sy skakelaar. Tydens geleiding kan stroom deur die skakelaar van die drein na die bron vloei. Daar bestaan ​​'n interne weerstand tussen die drein en die bron wat die aan-weerstand RDS(ON) genoem word. Dit moet duidelik wees dat die hek van 'n MOSFET 'n hoë-impedansie-terminaal is, so 'n spanning word altyd by die hek gevoeg. Dit is die weerstand teen grond waarmee die hek gekoppel is in die stroombaandiagram wat later aangebied word. As die hek bly hang, sal die toestel nie werk soos ontwerp nie en kan dit op ongeleë oomblikke aan- of afskakel, wat potensiële kragverlies in die stelsel tot gevolg het. Wanneer die spanning tussen die bron en hek nul is, skakel die skakelaar af en stroom hou op om deur die toestel te vloei. Alhoewel die toestel op hierdie stadium afgeskakel is, is daar steeds 'n klein stroom teenwoordig, wat lekstroom genoem word, of IDSS.

Stap 1: Kies N-kanaal of P-kanaal

Die eerste stap in die keuse van die korrekte toestel vir 'n ontwerp is om te besluit of 'n N-kanaal of P-kanaal MOSFET moet gebruik. in 'n tipiese kragtoepassing, wanneer 'n MOSFET geaard is en die las aan die stamspanning gekoppel is, vorm daardie MOSFET die laespanning-syskakelaar. In 'n lae spanning syskakelaar, 'n N-kanaalMOSFETmoet gebruik word as gevolg van die oorweging van die spanning wat nodig is om die toestel af of aan te skakel. Wanneer die MOSFET aan die bus gekoppel is en die las geaard is, moet die hoëspanning-syskakelaar gebruik word. 'n P-kanaal MOSFET word gewoonlik in hierdie topologie gebruik, weer vir spanningsdryfoorwegings.

Stap 2: Bepaal die huidige gradering

Die tweede stap is om die huidige gradering van die MOSFET te kies. Afhangende van die stroombaanstruktuur, moet hierdie stroomaanslag die maksimum stroom wees wat die las onder alle omstandighede kan weerstaan. Soortgelyk aan die geval van spanning, moet die ontwerper verseker dat die geselekteerde MOSFET hierdie stroomgradering kan weerstaan, selfs wanneer die stelsel piekstrome genereer. Die twee huidige gevalle wat oorweeg word, is deurlopende modus en polspunte. Hierdie parameter is gebaseer op die FDN304P buis DATABLAD as 'n verwysing en die parameters word in die figuur getoon:

In deurlopende geleidingsmodus is die MOSFET in bestendige toestand, wanneer stroom voortdurend deur die toestel vloei. Polspunte is wanneer daar 'n groot hoeveelheid oplewing (of piekstroom) deur die toestel vloei. Sodra die maksimum stroom onder hierdie toestande bepaal is, is dit bloot 'n kwessie om direk 'n toestel te kies wat hierdie maksimum stroom kan weerstaan.

Nadat u die nominale stroom gekies het, moet u ook die geleidingsverlies bereken. In die praktyk is dieMOSFETis nie die ideale toestel nie, want in die geleidingsproses sal daar kragverlies wees, wat geleidingsverlies genoem word. MOSFET in die "aan" soos 'n veranderlike weerstand, bepaal deur die toestel se RDS (ON), en met die temperatuur en beduidende veranderinge. Die kragdissipasie van die toestel kan bereken word vanaf Iload2 x RDS(ON), en aangesien die aan-weerstand met temperatuur verskil, wissel die kragdissipasie proporsioneel. Hoe hoër die spanning VGS wat op die MOSFET toegepas word, hoe kleiner sal die RDS(ON) wees; omgekeerd, hoe hoër sal die RDS(AAN) wees. Vir die stelselontwerper is dit waar die afwykings in die spel kom, afhangende van die stelselspanning. Vir draagbare ontwerpe is dit makliker (en meer algemeen) om laer spannings te gebruik, terwyl vir industriële ontwerpe hoër spannings gebruik kan word. Let daarop dat die RDS(ON) weerstand effens styg met stroom. Variasies in die verskillende elektriese parameters van die RDS(ON)-weerstand kan gevind word in die tegniese datablad wat deur die vervaardiger verskaf word.

Stap 3: Bepaal termiese vereistes

Die volgende stap in die keuse van 'n MOSFET is om die termiese vereistes van die stelsel te bereken. Die ontwerper moet twee verskillende scenario's oorweeg, die ergste geval en die ware geval. Die berekening vir die ergste scenario word aanbeveel omdat hierdie resultaat 'n groter veiligheidsmarge bied en verseker dat die stelsel nie sal misluk nie. Daar is ook 'n paar metings om van bewus te wees op die MOSFET-datablad; soos die termiese weerstand tussen die halfgeleieraansluiting van die verpakte toestel en die omgewing, en die maksimum aansluitingstemperatuur.

Die aansluitingstemperatuur van die toestel is gelyk aan die maksimum omgewingstemperatuur plus die produk van termiese weerstand en kragdissipasie (aansluitingstemperatuur = maksimum omgewingstemperatuur + [termiese weerstand × drywingsdissipasie]). Uit hierdie vergelyking kan die maksimum drywingsdissipasie van die stelsel opgelos word, wat per definisie gelyk is aan I2 x RDS(ON). Aangesien die personeel die maksimum stroom bepaal het wat deur die toestel gaan, kan RDS(ON) vir verskillende temperature bereken word. Dit is belangrik om daarop te let dat wanneer daar met eenvoudige termiese modelle te make word, die ontwerper ook die hittekapasiteit van die halfgeleieraansluiting/toestelkas en die behuizing/omgewing moet oorweeg; dit wil sê, dit word vereis dat die gedrukte stroombaan en die pakkie nie dadelik opwarm nie.

Gewoonlik, 'n PMOSFET, sal daar 'n parasitiese diode teenwoordig wees, die diode se funksie is om die bron-drein omgekeerde verbinding te voorkom, vir PMOS is die voordeel bo NMOS dat sy aanskakelspanning 0 kan wees, en die spanningsverskil tussen die DS spanning is nie veel nie, terwyl die NMOS op voorwaarde vereis dat die VGS groter is as die drempel, wat sal lei tot die beheerspanning is onvermydelik groter as die vereiste spanning, en daar sal onnodige moeilikheid wees. PMOS word gekies as die beheerskakelaar vir die volgende twee toepassings:

Die aansluitingstemperatuur van die toestel is gelyk aan die maksimum omgewingstemperatuur plus die produk van termiese weerstand en kragdissipasie (aansluitingstemperatuur = maksimum omgewingstemperatuur + [termiese weerstand × drywingsdissipasie]). Uit hierdie vergelyking kan die maksimum drywingsdissipasie van die stelsel opgelos word, wat per definisie gelyk is aan I2 x RDS(ON). Aangesien die ontwerper die maksimum stroom bepaal het wat deur die toestel gaan, kan RDS(ON) vir verskillende temperature bereken word. Dit is belangrik om daarop te let dat wanneer daar met eenvoudige termiese modelle te make word, die ontwerper ook die hittekapasiteit van die halfgeleieraansluiting/toestelkas en die behuizing/omgewing moet oorweeg; dit wil sê, dit word vereis dat die gedrukte stroombaan en die pakkie nie dadelik opwarm nie.

Gewoonlik, 'n PMOSFET, sal daar 'n parasitiese diode teenwoordig wees, die diode se funksie is om die bron-drein omgekeerde verbinding te voorkom, vir PMOS is die voordeel bo NMOS dat sy aanskakelspanning 0 kan wees, en die spanningsverskil tussen die DS spanning is nie veel nie, terwyl die NMOS op voorwaarde vereis dat die VGS groter is as die drempel, wat sal lei tot die beheerspanning is onvermydelik groter as die vereiste spanning, en daar sal onnodige moeilikheid wees. PMOS word gekies as die beheerskakelaar vir die volgende twee toepassings:

As ons na hierdie stroombaan kyk, beheer die beheersein PGC of V4.2 krag aan P_GPRS verskaf of nie. Hierdie stroombaan, die bron- en dreinterminale is nie aan die omgekeerde gekoppel nie, R110 en R113 bestaan ​​in die sin dat R110 beheerhekstroom nie te groot is nie, R113 beheer die hek van die normale, R113 optrek tot hoog, vanaf PMOS , maar kan ook gesien word as 'n optrek op die beheersein, wanneer die MCU interne penne en optrek, dit wil sê die uitset van die oop-drein wanneer die uitset is oop-drein, en kan nie ry die PMOS af, op hierdie tydstip, is dit nodig om eksterne spanning gegee pull-up, so weerstand R113 speel twee rolle. Dit sal 'n eksterne spanning nodig hê om die optrek te gee, so weerstand R113 speel twee rolle. r110 kan kleiner wees, tot 100 ohm kan ook.