MOSFET-valintapisteet

ValintaMOSFETon erittäin tärkeä, huono valinta voi vaikuttaa koko piirin virrankäyttöön, hallitsee eri MOSFET-komponenttien vivahteet ja parametrit eri kytkentäpiireissä voi auttaa insinöörejä välttämään monia ongelmia, seuraavat ovat joitain Guanhua Weiyen suosituksista MOSFETien valintaan.

Ensinnäkin P-kanava ja N-kanava

Ensimmäinen vaihe on määrittää N-kanavan tai P-kanavan MOSFET:ien käyttö. tehosovelluksissa, kun MOSFET-maa ja kuorma on kytketty runkojännitteeseen,MOSFETmuodostaa pienjännitteisen sivukytkimen. Pienjännitepuolen kytkennässä käytetään yleensä N-kanavaisia ​​MOSFET-laitteita, mikä on huomioitava laitteen sammuttamiseen tai käynnistämiseen tarvittava jännite. Kun MOSFET on kytketty väylään ja kuormamaahan, käytetään korkeajännitteistä sivukytkintä. P-kanavaisia ​​MOSFETejä käytetään yleensä jännitekäyttösyistä. Oikeiden komponenttien valitsemiseksi sovellukseen on tärkeää määrittää laitteen käyttämiseen tarvittava jännite ja kuinka helppoa se on toteuttaa suunnittelussa. Seuraava vaihe on määrittää vaadittu jännite tai suurin jännite, jonka komponentti voi kantaa. Mitä korkeampi jänniteluokitus, sitä korkeampi on laitteen hinta. Käytännössä nimellisjännitteen tulee olla suurempi kuin runko- tai väyläjännite. Tämä tarjoaa riittävän suojan, jotta MOSFET ei epäonnistu. MOSFET-valinnassa on tärkeää määrittää maksimijännite, joka kestää nielusta lähteeseen eli maksimi VDS, joten on tärkeää tietää, että MOSFETin kestämä maksimijännite vaihtelee lämpötilan mukaan. Suunnittelijoiden on testattava jännitealue koko käyttölämpötila-alueella. Nimellisjännitteellä on oltava tarpeeksi marginaalia tämän alueen kattamiseksi, jotta piiri ei katkea. Lisäksi muut turvallisuustekijät on otettava huomioon indusoituneet jännitetransientit.

Toiseksi, määritä nykyinen luokitus

MOSFETin nykyinen luokitus riippuu piirirakenteesta. Nimellisvirta on suurin virta, jonka kuorma voi kestää kaikissa olosuhteissa. Kuten jännitetapauksessa, suunnittelijan on varmistettava, että valittu MOSFET pystyy kuljettamaan tätä nimellisvirtaa, vaikka järjestelmä generoisi piikkivirran. Kaksi nykyistä harkittavaa skenaariota ovat jatkuva tila ja pulssipiikit. MOSFET on vakaassa tilassa jatkuvassa johtotilassa, kun virta kulkee jatkuvasti laitteen läpi. Pulssipiikit viittaavat suureen määrään laitteen läpi virtaavia aaltopiikkejä (tai virtapiikkejä), jolloin, kun maksimivirta on määritetty, on yksinkertaisesti valita suoraan laite, joka kestää tämän maksimivirran.

Nimellisvirran valinnan jälkeen lasketaan myös johtavuushäviö. ErityistapauksissaMOSFETeivät ole ihanteellisia komponentteja johtamisprosessin aikana tapahtuvien sähköhäviöiden, niin sanottujen johtavuushäviöiden, vuoksi. Kun "päällä", MOSFET toimii muuttuvana vastuksena, jonka määrittää laitteen RDS(ON) ja joka muuttuu merkittävästi lämpötilan mukaan. Laitteen tehohäviö voidaan laskea kaavasta Iload2 x RDS(ON), ja koska päällekytkentävastus vaihtelee lämpötilan mukaan, tehohäviö vaihtelee suhteessa. Mitä korkeampi jännite VGS on kytketty MOSFETiin, sitä pienempi on RDS(ON); päinvastoin, mitä korkeampi RDS(ON). Järjestelmäsuunnittelijalle tämä on paikka, jossa kompromissit tulevat esiin järjestelmän jännitteestä riippuen. Kannettavissa malleissa pienemmät jännitteet ovat helpompia (ja yleisempiä), kun taas teollisissa malleissa voidaan käyttää korkeampia jännitteitä. Huomaa, että RDS(ON)-resistanssi nousee hieman virran mukana.

Teknologialla on valtava vaikutus komponenttien ominaisuuksiin, ja jotkin tekniikat johtavat yleensä RDS(ON)-arvon kasvuun, kun VDS:n maksimiarvoa nostetaan. Tällaisissa teknologioissa kiekon koon lisääminen vaaditaan, jos VDS:ää ja RDS(ON) alennetaan, mikä lisää siihen liittyvää pakkauskokoa ja vastaavaa kehityskustannuksia. Alalla on useita teknologioita, joilla yritetään hallita kiekkojen koon kasvua, joista tärkeimmät ovat kaivanto- ja panostasapainotekniikat. Kaivannon tekniikassa kiekkoon upotetaan syvä kaivanto, joka on yleensä varattu pienille jännitteille, vähentämään on-resistanssia RDS(ON).

III. Määritä lämmönpoistovaatimukset

Seuraava vaihe on laskea järjestelmän lämpövaatimukset. On harkittava kahta eri skenaariota, pahin tapaus ja todellinen tapaus. TPV suosittelee tulosten laskemista pahimman mahdollisen skenaarion mukaan, sillä tämä laskelma tarjoaa suuremman turvamarginaalin ja varmistaa, että järjestelmä ei vioittele.

IV. Suorituskyvyn vaihto

Lopuksi MOSFETin kytkentäkyky. On monia parametreja, jotka vaikuttavat kytkentäsuoritukseen, tärkeimmät ovat portti/tyhjennys, portti/lähde ja tyhjennys/lähdekapasitanssi. Nämä kapasitanssit muodostavat komponenttiin kytkentähäviöitä, koska niitä on ladattava joka kerta, kun ne kytketään. Tämän seurauksena MOSFETin kytkentänopeus laskee ja laitteen tehokkuus laskee. Laitteen kokonaishäviöiden laskemiseksi kytkennän aikana suunnittelijan on laskettava häviöt päällekytkennän aikana (Eon) ja häviöt sammutuksen aikana (Eoff). Tämä voidaan ilmaista seuraavalla yhtälöllä: Psw = (Eon + Eoff) x kytkentätaajuus. Ja porttilatauksella (Qgd) on suurin vaikutus kytkentäsuorituskykyyn.