Como funcionan os MOSFET de paquete mellorados

Ao deseñar unha fonte de alimentación conmutada ou un circuíto de accionamento de motor utilizando MOSFET encapsulados, a maioría da xente considera a resistencia activa do MOS, a tensión máxima, etc., a corrente máxima, etc., e hai moitos que consideran só estes factores. Tales circuítos poden funcionar, pero non son excelentes e non están permitidos como deseños formais de produtos.

O seguinte é un pequeno resumo dos conceptos básicos de MOSFET eMOSFETcircuítos de controladores, aos que me refiro a varias fontes, non todas orixinais. Incluíndo a introdución de MOSFET, características, circuítos de accionamento e aplicación. Tipos de MOSFET de embalaxe e MOSFET de unión é un FET (outro JFET), pódese fabricar en tipo mellorado ou de esgotamento, canle P ou canle N un total de catro tipos, pero a aplicación real só de MOSFET de canle N mellorado e P mellorado. -channel MOSFET, polo que normalmente se denomina NMOS, ou PMOS refírese a estes dous tipos.

En canto a por que non usar MOSFET de esgotamento, non se recomenda chegar ao fondo. Para estes dous tipos de MOSFET de mellora, o NMOS úsase máis habitualmente debido á súa baixa resistencia e facilidade de fabricación. Polo tanto, para cambiar a fonte de alimentación e as aplicacións de accionamento do motor, xeralmente usa NMOS. a seguinte introdución, pero tamén máisNMOS-baseado.

Os MOSFET teñen unha capacidade parasitaria entre os tres pinos, que non é necesaria, pero debido ás limitacións do proceso de fabricación. A existencia de capacitancia parasitaria no deseño ou selección do circuíto de unidade é un problema, pero non hai forma de evitar, e despois descrito en detalle. Como podes ver no esquema MOSFET, hai un díodo parasitario entre o drenaxe e a fonte.

Isto chámase díodo corporal e é importante na conducción de cargas indutivas como os motores. Por certo, o díodo corporal só está presente no individuoMOSFETe normalmente non está presente dentro do chip do circuíto integrado.MOSFET ON CaracterísticasOn significa actuar como un interruptor, o que equivale a un peche de interruptor.

As características NMOS, Vgs superiores a un determinado valor conducirán, axeitados para o seu uso no caso de que a fonte estea conectada a terra (unidade de gama baixa), sempre que a tensión da porta sexa de 4V ou 10V. As características PMOS, Vgs inferiores a un determinado valor conducirán, axeitados para o seu uso no caso de que a fonte estea conectada a VCC (unidade de gama alta). Non obstante, aínda que o PMOS se pode usar facilmente como controlador de gama alta, NMOS adoita usarse en controladores de gama alta debido á gran resistencia, prezo elevado e poucos tipos de substitución.

Embalaxe perda de tubo de conmutación MOSFET, xa sexa NMOS ou PMOS, despois de que a condución exista unha resistencia activa, polo que a corrente consumirá enerxía nesta resistencia, esta parte da enerxía consumida chámase perda de condución. A selección dun MOSFET cunha pequena resistencia de activación reducirá a perda de condución. Hoxe en día, a resistencia activa dos MOSFET de pequena potencia é xeralmente ao redor de decenas de miliohmios, e tamén están dispoñibles algúns miliohmios. O MOS non debe completarse nun instante cando conduce e se corta. A tensión a ambos os dous lados do MOS ten un proceso de diminución, e a corrente que circula por el ten un proceso de aumento. Durante este tempo, a perda do MOSFET é o produto da tensión e a corrente, que se denomina perda de conmutación. Normalmente a perda de conmutación é moito maior que a perda de condución, e canto máis rápida sexa a frecuencia de conmutación, maior será a perda. O produto da tensión e da corrente no instante da condución é moi grande, o que produce grandes perdas.

Acurtar o tempo de conmutación reduce a perda en cada condución; reducindo a frecuencia de conmutación reduce o número de conmutadores por unidade de tempo. Estes dous enfoques poden reducir as perdas de conmutación. O produto da tensión e da corrente no instante da condución é grande e a perda resultante tamén é grande. Acurtar o tempo de conmutación pode reducir a perda en cada condución; reducir a frecuencia de conmutación pode reducir o número de conmutadores por unidade de tempo. Estes dous enfoques poden reducir as perdas de conmutación. Condución En comparación cos transistores bipolares, en xeral crese que non é necesaria ningunha corrente para acender un MOSFET empaquetado, sempre que a tensión GS estea por encima dun determinado valor. Isto é fácil de facer, pero tamén necesitamos velocidade. A estrutura do MOSFET encapsulado pódese ver na presenza de capacitancia parasitaria entre GS, GD e a condución do MOSFET é, de feito, a carga e descarga da capacitancia. A carga do capacitor require unha corrente, porque a carga do capacitor instantáneamente pode verse como un curtocircuíto, polo que a corrente instantánea será maior. O primeiro que hai que ter en conta ao seleccionar/deseñar un controlador MOSFET é o tamaño da corrente de curtocircuíto instantánea que se pode proporcionar.

A segunda cousa que hai que ter en conta é que, xeralmente usado na unidade NMOS de gama alta, a tensión da porta a tempo debe ser maior que a tensión da fonte. Tensión de fonte de condución MOSFET de alta gama e voltaxe de drenaxe (VCC) o mesmo, polo que a tensión de porta que o VCC 4 V ou 10 V. Se no mesmo sistema, para obter unha tensión maior que o VCC, temos que especializarnos en circuítos de potenciación. Moitos controladores de motores teñen bombas de carga integradas, é importante ter en conta que debes escoller a capacitancia externa adecuada para obter unha corrente de curtocircuíto suficiente para impulsar o MOSFET. 4V ou 10V úsanse habitualmente na tensión de estado do MOSFET, por suposto, o deseño debe ter unha certa marxe. Canto maior sexa a tensión, máis rápida será a velocidade do estado de activación e menor será a resistencia do estado de conexión. Hoxe en día, hai MOSFETs con menor voltaxe de estado conectado en diferentes campos, pero en sistemas electrónicos de automoción de 12 V, xeralmente 4 V en estado é suficiente. Circuíto de unidade MOSFET e a súa perda.