Paquete MOSFET Selección de tubos de conmutación e diagramas de circuítos

O primeiro paso é facer unha selecciónMOSFET, que veñen en dous tipos principais: canle N e canle P. Nos sistemas de enerxía, os MOSFET pódense considerar como interruptores eléctricos. Cando se engade unha tensión positiva entre a porta e a fonte dun MOSFET de canle N, o seu interruptor conduce. Durante a condución, a corrente pode fluír polo interruptor desde o drenaxe ata a fonte. Existe unha resistencia interna entre o sumidoiro e a fonte chamada resistencia activa RDS(ON). Debe quedar claro que a porta dun MOSFET é un terminal de alta impedancia, polo que sempre se engade unha tensión á porta. Esta é a resistencia a terra á que está conectada a porta no diagrama de circuíto que se presenta máis adiante. Se a porta se deixa colgando, o dispositivo non funcionará segundo o deseño e pode acenderse ou apagarse en momentos inoportunos, o que provocará unha posible perda de enerxía no sistema. Cando a tensión entre a fonte e a porta é cero, o interruptor apágase e a corrente deixa de fluír polo dispositivo. Aínda que o dispositivo está apagado neste momento, aínda hai unha pequena corrente presente, que se chama corrente de fuga ou IDSS.

Paso 1: Escolla a canle N ou a canle P

O primeiro paso para seleccionar o dispositivo correcto para un deseño é decidir se se usa un MOSFET de canle N ou P. nunha aplicación de enerxía típica, cando un MOSFET está conectado a terra e a carga está conectada á tensión do tronco, ese MOSFET constitúe o interruptor lateral de baixa tensión. Nun interruptor lateral de baixa tensión, unha canle NMOSFETdebe utilizarse debido á consideración da tensión necesaria para apagar ou acender o dispositivo. Cando o MOSFET está conectado ao bus e a carga está conectada a terra, debe utilizarse o interruptor lateral de alta tensión. Normalmente úsase un MOSFET de canle P nesta topoloxía, de novo para consideracións de unidades de voltaxe.

Paso 2: Determine a clasificación actual

O segundo paso é seleccionar a clasificación actual do MOSFET. Dependendo da estrutura do circuíto, esta corrente nominal debe ser a corrente máxima que pode soportar a carga en todas as circunstancias. Do mesmo xeito que no caso da tensión, o deseñador debe asegurarse de que o MOSFET seleccionado poida soportar esta clasificación de corrente, mesmo cando o sistema estea xerando correntes de pico. Os dous casos actuais considerados son o modo continuo e os picos de pulso. Este parámetro baséase na FICHA DE DATOS do tubo FDN304P como referencia e os parámetros móstranse na figura:

No modo de condución continua, o MOSFET está en estado estacionario, cando a corrente flúe continuamente polo dispositivo. Os picos de pulso son cando hai unha gran cantidade de picos (ou picos de corrente) que atravesan o dispositivo. Unha vez determinada a corrente máxima nestas condicións, só se trata de seleccionar directamente un dispositivo que poida soportar esta corrente máxima.

Despois de seleccionar a corrente nominal, tamén debe calcular a perda de condución. Na práctica, oMOSFETnon é o dispositivo ideal, porque no proceso condutor haberá perda de potencia, que se denomina perda de condución. MOSFET en "on" como unha resistencia variable, determinada polo RDS do dispositivo (ON), e coa temperatura e cambios significativos. A disipación de potencia do dispositivo pódese calcular a partir de Iload2 x RDS(ON) e dado que a resistencia de activación varía coa temperatura, a disipación de enerxía varía proporcionalmente. Canto maior sexa a tensión VGS aplicada ao MOSFET, menor será o RDS(ON); pola contra canto maior será o RDS(ON). Para o deseñador do sistema, aquí é onde entran en xogo as compensacións dependendo da tensión do sistema. Para deseños portátiles, é máis fácil (e máis común) utilizar voltaxes máis baixas, mentres que para deseños industriais pódense usar voltaxes máis altas. Teña en conta que a resistencia RDS (ON) aumenta lixeiramente coa corrente. As variacións dos distintos parámetros eléctricos da resistencia RDS(ON) pódense atopar na ficha técnica facilitada polo fabricante.

Paso 3: Determine os requisitos térmicos

O seguinte paso para seleccionar un MOSFET é calcular os requisitos térmicos do sistema. O deseñador debe considerar dous escenarios diferentes, o peor caso e o caso verdadeiro. Recoméndase o cálculo para o peor dos casos porque este resultado proporciona unha maior marxe de seguridade e garante que o sistema non fallará. Tamén hai que ter en conta algunhas medidas na folla de datos MOSFET; como a resistencia térmica entre a unión de semicondutores do dispositivo embalado e o ambiente, e a temperatura máxima de unión.

A temperatura de unión do dispositivo é igual á temperatura ambiente máxima máis o produto da resistencia térmica e a disipación de enerxía (temperatura da unión = temperatura ambiente máxima + [resistencia térmica × disipación de potencia]). A partir desta ecuación pódese resolver a máxima disipación de potencia do sistema, que por definición é igual a I2 x RDS(ON). Dado que o persoal determinou a corrente máxima que pasará polo dispositivo, pódese calcular RDS(ON) para diferentes temperaturas. É importante ter en conta que cando se trata de modelos térmicos sinxelos, o deseñador tamén debe ter en conta a capacidade de calor da unión de semicondutores/caso do dispositivo e do caso/ambiente; é dicir, é necesario que a placa de circuíto impreso e o paquete non se quenten inmediatamente.

Normalmente, un PMOSFET, haberá un díodo parasitario presente, a función do diodo é evitar a conexión inversa fonte-drenaxe, para PMOS, a vantaxe sobre NMOS é que a súa tensión de aceso pode ser 0 e a diferenza de tensión entre o A tensión DS non é moito, mentres que o NMOS a condición require que o VGS sexa maior que o limiar, o que levará a que a tensión de control sexa inevitablemente maior que a necesaria tensión e haberá problemas innecesarios. PMOS elíxese como interruptor de control para as dúas aplicacións seguintes:

A temperatura de unión do dispositivo é igual á temperatura ambiente máxima máis o produto da resistencia térmica e a disipación de enerxía (temperatura da unión = temperatura ambiente máxima + [resistencia térmica × disipación de potencia]). A partir desta ecuación pódese resolver a máxima disipación de potencia do sistema, que por definición é igual a I2 x RDS(ON). Dado que o deseñador determinou a corrente máxima que pasará polo dispositivo, pódese calcular RDS(ON) para diferentes temperaturas. É importante ter en conta que cando se trata de modelos térmicos sinxelos, o deseñador tamén debe ter en conta a capacidade de calor da unión de semicondutores/caso do dispositivo e do caso/ambiente; é dicir, é necesario que a placa de circuíto impreso e o paquete non se quenten inmediatamente.

Normalmente, un PMOSFET, haberá un díodo parasitario presente, a función do diodo é evitar a conexión inversa fonte-drenaxe, para PMOS, a vantaxe sobre NMOS é que a súa tensión de aceso pode ser 0 e a diferenza de tensión entre o A tensión DS non é moito, mentres que o NMOS a condición require que o VGS sexa maior que o limiar, o que levará a que a tensión de control sexa inevitablemente maior que a necesaria tensión e haberá problemas innecesarios. PMOS elíxese como interruptor de control para as dúas aplicacións seguintes:

Mirando este circuíto, o sinal de control PGC controla se V4.2 fornece ou non enerxía a P_GPRS. Este circuíto, os terminais fonte e drenaxe non están conectados ao revés, R110 e R113 existen no sentido de que a corrente da porta de control R110 non é demasiado grande, R113 controla a porta do normal, R113 pull-up a alto, a partir de PMOS , pero tamén se pode ver como un pull-up no sinal de control, cando os pinos internos do MCU e pull-up, é dicir, a saída do drenaxe aberto cando a saída é aberto drenaxe, e non pode desactivar o PMOS, neste momento, é necesario a tensión externa dada pull-up, polo que a resistencia R113 desempeña dous papeis. Necesitará unha tensión externa para dar o pull-up, polo que a resistencia R113 desempeña dúas funcións. r110 pode ser máis pequeno, ata 100 ohmios tamén.