Puntos de selección MOSFET

A elección deMOSFETé moi importante, unha mala elección pode afectar o uso de enerxía de todo o circuíto, dominar os matices dos diferentes compoñentes e parámetros MOSFET en diferentes circuítos de conmutación pode axudar aos enxeñeiros a evitar moitos problemas, as seguintes son algunhas das recomendacións de Guanhua Weiye. para a selección de MOSFET.

Primeiro, canle P e canle N

O primeiro paso é determinar o uso de MOSFET de canle N ou P. en aplicacións de enerxía, cando unha terra MOSFET, e a carga está conectada á tensión do tronco, oMOSFETconstitúe un interruptor lateral de baixa tensión. Na conmutación lateral de baixa tensión, úsanse xeralmente MOSFET de canle N, o que é unha consideración para a tensión necesaria para apagar ou acender o dispositivo. Cando o MOSFET está conectado ao bus e á terra de carga, úsase un interruptor lateral de alta tensión. Os MOSFET de canle P adoitan usarse, debido a consideracións de impulsión de voltaxe. Para seleccionar os compoñentes axeitados para a aplicación, é importante determinar a tensión necesaria para conducir o dispositivo e o fácil que é implementar no deseño. O seguinte paso é determinar a tensión nominal necesaria ou a tensión máxima que pode soportar o compoñente. Canto maior sexa a tensión nominal, maior será o custo do dispositivo. Na práctica, a tensión nominal debe ser maior que a tensión do tronco ou do bus. Isto proporcionará suficiente protección para que o MOSFET non falle. Para a selección de MOSFET, é importante determinar a tensión máxima que se pode soportar dende o drenaxe ata a fonte, é dicir, o VDS máximo, polo que é importante saber que a tensión máxima que pode soportar o MOSFET varía coa temperatura. Os deseñadores deben probar o rango de tensión en todo o rango de temperatura de funcionamento. A tensión nominal debe ter unha marxe suficiente para cubrir este rango para garantir que o circuíto non falle. Ademais, hai que considerar outros factores de seguridade como transitorios de tensión inducidos.

En segundo lugar, determina a clasificación actual

A clasificación actual do MOSFET depende da estrutura do circuíto. A corrente nominal é a corrente máxima que pode soportar a carga en todas as circunstancias. Do mesmo xeito que o caso de tensión, o deseñador debe asegurarse de que o MOSFET seleccionado sexa capaz de transportar esta corrente nominal, mesmo cando o sistema xere unha corrente de pico. Os dous escenarios actuais a considerar son o modo continuo e os picos de pulso. o MOSFET está nun estado estacionario en modo de condución continua, cando a corrente pasa continuamente polo dispositivo. Os picos de pulso fan referencia a un gran número de sobretensións (ou picos de corrente) que atravesan o dispositivo, nese caso, unha vez determinada a corrente máxima, trátase simplemente de seleccionar directamente un dispositivo que poida soportar esta corrente máxima.

Despois de seleccionar a corrente nominal, tamén se calcula a perda de condución. En casos concretos,MOSFETnon son compoñentes ideais debido ás perdas eléctricas que se producen durante o proceso condutor, as chamadas perdas de condución. Cando está activado, o MOSFET actúa como unha resistencia variable, que está determinada polo RDS (ON) do dispositivo e cambia significativamente coa temperatura. A perda de enerxía do dispositivo pódese calcular a partir de Iload2 x RDS(ON) e dado que a resistencia de activación varía coa temperatura, a perda de enerxía varía proporcionalmente. Canto maior sexa a tensión VGS aplicada ao MOSFET, menor será o RDS(ON); pola contra, canto maior sexa o RDS(ON). Para o deseñador do sistema, aquí é onde entran en xogo as compensacións dependendo da tensión do sistema. Para deseños portátiles, as tensións máis baixas son máis fáciles (e máis comúns), mentres que para os deseños industriais pódense usar voltaxes máis altas. Teña en conta que a resistencia RDS (ON) aumenta lixeiramente coa corrente.

A tecnoloxía ten un enorme impacto nas características dos compoñentes, e algunhas tecnoloxías tenden a producir un aumento do RDS(ON) ao aumentar o VDS máximo. Para tales tecnoloxías, é necesario un aumento do tamaño da oblea se se quere reducir VDS e RDS(ON), aumentando así o tamaño do paquete que vai con el e o custo de desenvolvemento correspondente. Hai unha serie de tecnoloxías na industria que intentan controlar o aumento do tamaño das obleas, as máis importantes son as tecnoloxías de trincheira e de balance de carga. Na tecnoloxía de trincheiras, unha fosa profunda está incrustada na oblea, normalmente reservada para baixas tensións, para reducir a resistencia RDS(ON).

III. Determinar os requisitos de disipación de calor

O seguinte paso é calcular os requisitos térmicos do sistema. Hai que considerar dous escenarios diferentes, o peor dos casos e o caso real. TPV recomenda calcular os resultados para o peor dos casos, xa que este cálculo proporciona unha maior marxe de seguridade e garante que o sistema non fallará.

IV. Cambio de rendemento

Finalmente, o rendemento de conmutación do MOSFET. Hai moitos parámetros que afectan o rendemento da conmutación, os importantes son a porta/drenaxe, a porta/fonte e a capacidade de drenaxe/fonte. Estas capacidades forman perdas de conmutación no compoñente debido á necesidade de cargalas cada vez que se conmutan. Como resultado, a velocidade de conmutación do MOSFET diminúe e a eficiencia do dispositivo diminúe. Para calcular as perdas totais no dispositivo durante a conmutación, o deseñador debe calcular as perdas durante o aceso (Eon) e as perdas durante o apagado (Eoff). Isto pódese expresar coa seguinte ecuación: Psw = (Eon + Eoff) x frecuencia de conmutación. E a carga de porta (Qgd) ten o maior impacto no rendemento de conmutación.