Pemilihan Tiub Pensuisan Pakej MOSFET dan Gambarajah Litar

Langkah pertama ialah membuat pilihanMOSFET, yang terdapat dalam dua jenis utama: N-channel dan P-channel. Dalam sistem kuasa, MOSFET boleh dianggap sebagai suis elektrik. Apabila voltan positif ditambah antara pintu dan punca MOSFET saluran-N, suisnya mengalir. Semasa pengaliran, arus boleh mengalir melalui suis dari longkang ke punca. Terdapat rintangan dalaman di antara longkang dan sumber yang dipanggil RDS (ON) pada rintangan. Ia mesti jelas bahawa pintu MOSFET adalah terminal impedans tinggi, jadi voltan sentiasa ditambah ke pintu. Ini ialah rintangan ke tanah yang disambungkan oleh get dalam rajah litar yang dibentangkan kemudian. Jika pintu pagar dibiarkan berjuntai, peranti tidak akan beroperasi seperti yang direka dan mungkin dihidupkan atau dimatikan pada saat yang tidak sesuai, mengakibatkan potensi kehilangan kuasa dalam sistem. Apabila voltan antara punca dan get adalah sifar, suis dimatikan dan arus berhenti mengalir melalui peranti. Walaupun peranti dimatikan pada ketika ini, masih terdapat arus kecil, yang dipanggil arus bocor, atau IDSS.

Langkah 1: Pilih saluran N atau saluran P

Langkah pertama dalam memilih peranti yang betul untuk reka bentuk ialah memutuskan sama ada untuk menggunakan MOSFET saluran N atau saluran P. dalam aplikasi kuasa biasa, apabila MOSFET dibumikan dan beban disambungkan ke voltan batang, MOSFET itu membentuk suis sisi voltan rendah. Dalam suis sisi voltan rendah, saluran NMOSFETharus digunakan kerana pertimbangan voltan yang diperlukan untuk mematikan atau menghidupkan peranti. Apabila MOSFET disambungkan ke bas dan beban dibumikan, suis sisi voltan tinggi akan digunakan. MOSFET saluran P biasanya digunakan dalam topologi ini, sekali lagi untuk pertimbangan pemacu voltan.

Langkah 2: Tentukan rating semasa

Langkah kedua ialah memilih penarafan semasa MOSFET. Bergantung pada struktur litar, penarafan arus ini mestilah arus maksimum yang boleh ditahan oleh beban dalam semua keadaan. Sama seperti kes voltan, pereka bentuk mesti memastikan bahawa MOSFET yang dipilih boleh menahan penarafan semasa ini, walaupun semasa sistem menjana arus pancang. Dua kes semasa yang dipertimbangkan ialah mod berterusan dan lonjakan nadi. Parameter ini adalah berdasarkan DATASHEET tiub FDN304P sebagai rujukan dan parameter ditunjukkan dalam rajah:

Dalam mod pengaliran berterusan, MOSFET berada dalam keadaan mantap, apabila arus mengalir secara berterusan melalui peranti. Lonjakan nadi adalah apabila terdapat sejumlah besar lonjakan (atau arus lonjakan) yang mengalir melalui peranti. Sebaik sahaja arus maksimum di bawah keadaan ini telah ditentukan, ia hanya perlu memilih peranti yang boleh menahan arus maksimum ini.

Selepas memilih arus undian, anda juga mesti mengira kehilangan pengaliran. Dalam amalan,MOSFETbukanlah peranti yang ideal, kerana dalam proses konduktif akan ada kehilangan kuasa, yang dipanggil kehilangan pengaliran. MOSFET dalam "hidup" seperti rintangan boleh ubah, ditentukan oleh RDS (ON) peranti dan dengan suhu serta perubahan ketara. Pelesapan kuasa peranti boleh dikira daripada Iload2 x RDS(ON), dan oleh kerana rintangan-hidup berbeza mengikut suhu, pelesapan kuasa berbeza secara berkadar. Lebih tinggi voltan VGS digunakan pada MOSFET, lebih kecil RDS(ON) akan; sebaliknya semakin tinggi RDS(ON) akan. Bagi pereka bentuk sistem, di sinilah pertukaran bergantung pada voltan sistem. Untuk reka bentuk mudah alih, lebih mudah (dan lebih biasa) menggunakan voltan yang lebih rendah, manakala untuk reka bentuk industri, voltan yang lebih tinggi boleh digunakan. Ambil perhatian bahawa rintangan RDS(ON) meningkat sedikit dengan arus. Variasi dalam pelbagai parameter elektrik perintang RDS(ON) boleh didapati dalam helaian data teknikal yang dibekalkan oleh pengilang.

Langkah 3: Tentukan Keperluan Terma

Langkah seterusnya dalam memilih MOSFET ialah mengira keperluan terma sistem. Pereka bentuk mesti mempertimbangkan dua senario berbeza, kes terburuk dan kes sebenar. Pengiraan untuk senario terburuk adalah disyorkan kerana keputusan ini memberikan margin keselamatan yang lebih besar dan memastikan sistem tidak akan gagal. Terdapat juga beberapa ukuran yang perlu diketahui pada helaian data MOSFET; seperti rintangan haba antara simpang semikonduktor peranti yang dibungkus dan persekitaran, dan suhu simpang maksimum.

Suhu simpang peranti adalah sama dengan suhu ambien maksimum ditambah dengan produk rintangan haba dan pelesapan kuasa (suhu simpang = suhu ambien maksimum + [rintangan haba × pelesapan kuasa]). Daripada persamaan ini pelesapan kuasa maksimum sistem boleh diselesaikan, iaitu mengikut takrifan sama dengan I2 x RDS(ON). Memandangkan kakitangan telah menentukan arus maksimum yang akan melalui peranti, RDS(ON) boleh dikira untuk suhu yang berbeza. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa apabila berurusan dengan model terma ringkas, pereka bentuk juga mesti mempertimbangkan kapasiti haba simpang semikonduktor/kas peranti dan kotak/persekitaran; iaitu, papan litar bercetak dan bungkusan dikehendaki tidak panas dengan serta-merta.

Biasanya, PMOSFET, akan ada diod parasit, fungsi diod adalah untuk menghalang sambungan terbalik parit-sumber, untuk PMOS, kelebihan berbanding NMOS ialah voltan menghidupkannya boleh menjadi 0, dan perbezaan voltan antara Voltan DS tidak banyak, manakala NMOS dengan syarat memerlukan VGS lebih besar daripada ambang, yang akan membawa kepada voltan kawalan sudah pasti lebih besar daripada voltan yang diperlukan, dan akan ada masalah yang tidak perlu. PMOS dipilih sebagai suis kawalan untuk dua aplikasi berikut:

Suhu simpang peranti adalah sama dengan suhu ambien maksimum ditambah dengan produk rintangan haba dan pelesapan kuasa (suhu simpang = suhu ambien maksimum + [rintangan haba × pelesapan kuasa]). Daripada persamaan ini pelesapan kuasa maksimum sistem boleh diselesaikan, iaitu mengikut takrifan sama dengan I2 x RDS(ON). Memandangkan pereka bentuk telah menentukan arus maksimum yang akan melalui peranti, RDS(ON) boleh dikira untuk suhu yang berbeza. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa apabila berurusan dengan model terma ringkas, pereka bentuk juga mesti mempertimbangkan kapasiti haba simpang semikonduktor/kas peranti dan kotak/persekitaran; iaitu, papan litar bercetak dan bungkusan dikehendaki tidak panas dengan serta-merta.

Biasanya, PMOSFET, akan ada diod parasit, fungsi diod adalah untuk menghalang sambungan terbalik parit-sumber, untuk PMOS, kelebihan berbanding NMOS ialah voltan menghidupkannya boleh menjadi 0, dan perbezaan voltan antara Voltan DS tidak banyak, manakala NMOS dengan syarat memerlukan VGS lebih besar daripada ambang, yang akan membawa kepada voltan kawalan sudah pasti lebih besar daripada voltan yang diperlukan, dan akan ada masalah yang tidak perlu. PMOS dipilih sebagai suis kawalan untuk dua aplikasi berikut:

Melihat pada litar ini, isyarat kawalan PGC mengawal sama ada V4.2 membekalkan kuasa kepada P_GPRS atau tidak. Litar ini, punca dan terminal longkang tidak disambungkan ke bahagian belakang, R110 dan R113 wujud dalam erti kata bahawa arus get kawalan R110 tidak terlalu besar, R113 mengawal pintu pagar biasa, tarik naik R113 ke tinggi, pada PMOS , tetapi juga boleh dilihat sebagai tarik-ke atas pada isyarat kawalan, apabila pin dalaman MCU dan tarik-ke atas, iaitu, keluaran longkang terbuka apabila keluaran longkang terbuka, dan tidak boleh memandu PMOS off, pada masa ini, ia adalah perlu untuk voltan luaran diberikan pull-up, jadi perintang R113 memainkan dua peranan. Ia memerlukan voltan luaran untuk memberikan penarikan, jadi perintang R113 memainkan dua peranan. r110 boleh kecik, sampai 100 ohm pun boleh.