MOSFET-paketi lülitustoru valik ja vooluahela skeemid

Esimene samm on teha valikMOSFETid, mida on kahte peamist tüüpi: N-kanal ja P-kanal. Elektrisüsteemides võib MOSFET-e pidada elektrilülititeks. Kui N-kanaliga MOSFET-i paisu ja allika vahele lisatakse positiivne pinge, juhib selle lüliti. Juhtimise ajal võib vool voolata läbi lüliti äravoolust allikasse. Äravoolu ja allika vahel on sisetakistus, mida nimetatakse sisselülitatud takistuseks RDS(ON). Peab olema selge, et MOSFET-i pais on suure takistusega klemm, seega lisatakse paisule alati pinge. See on takistus maandusele, millega värav on ühendatud hiljem esitatud elektriskeemil. Kui värav jäetakse rippuma, ei tööta seade kavandatud viisil ja võib ebasobivatel hetkedel sisse või välja lülituda, mille tulemuseks on võimalik voolukadu süsteemis. Kui allika ja värava vaheline pinge on null, lülitub lüliti välja ja vool lakkab seadmest voolamast. Kuigi seade on sel hetkel välja lülitatud, on endiselt väike vool, mida nimetatakse lekkevooluks või IDSS-iks.

1. samm: valige N-kanal või P-kanal

Esimene samm disaini jaoks õige seadme valimisel on otsustada, kas kasutada N- või P-kanaliga MOSFET-i. tüüpilises toiterakenduses, kui MOSFET on maandatud ja koormus on ühendatud magistraalpingega, moodustab see MOSFET madalpinge külglüliti. Madalpinge külglülitis N-kanalMOSFETtuleks kasutada, kuna arvestatakse seadme välja- või sisselülitamiseks vajalikku pinget. Kui MOSFET on siiniga ühendatud ja koormus on maandatud, tuleb kasutada kõrgepinge külglülitit. Selles topoloogias kasutatakse tavaliselt P-kanaliga MOSFET-i, jällegi pingeajami kaalutlustel.

2. samm: määrake praegune reiting

Teine samm on MOSFET-i praeguse reitingu valimine. Sõltuvalt vooluringi struktuurist peaks see voolutugevus olema maksimaalne vool, mida koormus võib igal juhul vastu pidada. Sarnaselt pingega peab projekteerija tagama, et valitud MOSFET talub seda nimivoolu isegi siis, kui süsteem genereerib piikivoolu. Kaks praegust juhtumit on pidevrežiim ja impulsi hüpped. See parameeter põhineb viitena FDN304P toru ANDMELEHT ja parameetrid on näidatud joonisel:

Pideva juhtivuse režiimis on MOSFET püsiolekus, kui vool liigub pidevalt läbi seadme. Impulsi naelad on siis, kui seadet läbib suur liigpinge (või piigivool). Kui maksimaalne vool nendes tingimustes on kindlaks määratud, tuleb lihtsalt valida seade, mis suudab seda maksimaalset voolu taluda.

Pärast nimivoolu valimist peate arvutama ka juhtivuse kadu. Praktikas onMOSFETei ole ideaalne seade, sest juhtivusprotsessis tekib võimsuskadu, mida nimetatakse juhtivuskadudeks. MOSFET on "sees" nagu muutuv takistus, mille määrab seadme RDS (ON) ning temperatuuri ja oluliste muutustega. Seadme võimsuse hajumist saab arvutada Iload2 x RDS(ON) põhjal ja kuna sisselülitatud takistus muutub sõltuvalt temperatuurist, muutub võimsuse hajumine võrdeliselt. Mida kõrgem on MOSFET-ile rakendatav pinge VGS, seda väiksem on RDS(ON); vastupidi, seda kõrgem on RDS(ON). Süsteemi kujundaja jaoks tulevad siinkohal mängu kompromissid sõltuvalt süsteemi pingest. Kaasaskantavate konstruktsioonide puhul on lihtsam (ja levinum) kasutada madalamaid pingeid, tööstusdisainilahenduste puhul aga kõrgemaid pingeid. Pange tähele, et RDS(ON) takistus tõuseb vooluga veidi. RDS(ON) takisti erinevate elektriliste parameetrite erinevused leiate tootja poolt kaasa antud tehnilistelt andmetelt.

3. samm: määrake soojusvajadused

Järgmine samm MOSFET-i valimisel on süsteemi soojusvajaduste arvutamine. Disainer peab arvestama kahe erineva stsenaariumiga, halvima ja tõelise juhtumiga. Soovitatav on arvutada halvima stsenaariumi jaoks, kuna see tulemus annab suurema ohutusvaru ja tagab, et süsteem ei tõrju. Samuti on MOSFET-i andmelehel mõned mõõtmised, millest peaksite teadma; nagu soojustakistus pakendatud seadme pooljuhtühenduse ja keskkonna vahel ning ühenduskoha maksimaalne temperatuur.

Seadme ühendustemperatuur võrdub maksimaalse ümbritseva õhu temperatuuriga, millele on lisatud soojustakistuse ja võimsuse hajumise korrutis (ühenduse temperatuur = maksimaalne ümbritseva õhu temperatuur + [soojustakistus × võimsuse hajumine]). Sellest võrrandist saab lahendada süsteemi maksimaalse võimsuse hajumise, mis on definitsiooni järgi võrdne I2 x RDS(ON). Kuna töötajad on määranud maksimaalse voolu, mis seadet läbib, saab RDS(ON) arvutada erinevate temperatuuride jaoks. Oluline on märkida, et lihtsate soojusmudelite käsitlemisel peab projekteerija arvestama ka pooljuhtliitmiku/seadme korpuse ja korpuse/keskkonna soojusmahtuvust; st nõutakse, et trükkplaat ja pakend ei soojeneks kohe.

Tavaliselt on PMOSFETis parasiitdiood, dioodi ülesanne on takistada allika ja äravoolu vastupidist ühendust, PMOS-i puhul on NMOS-i eeliseks see, et selle sisselülituspinge võib olla 0 ja pinge erinevus DS-pinge ei ole palju, samas kui NMOS tingimusel nõuab, et VGS oleks suurem kui lävi, mis viib selleni, et juhtpinge on paratamatult suurem kui nõutav pinge ja tekib tarbetuid probleeme. PMOS on valitud kahe järgmise rakenduse juhtlülitiks:

Seadme ühendustemperatuur võrdub maksimaalse ümbritseva õhu temperatuuriga, millele on lisatud soojustakistuse ja võimsuse hajumise korrutis (ühenduse temperatuur = maksimaalne ümbritseva õhu temperatuur + [soojustakistus × võimsuse hajumine]). Sellest võrrandist saab lahendada süsteemi maksimaalse võimsuse hajumise, mis on definitsiooni järgi võrdne I2 x RDS(ON). Kuna projekteerija on määranud maksimaalse voolu, mis seadet läbib, saab RDS(ON) arvutada erinevate temperatuuride jaoks. Oluline on märkida, et lihtsate soojusmudelite käsitlemisel peab projekteerija arvestama ka pooljuhtliitmiku/seadme korpuse ja korpuse/keskkonna soojusmahtuvust; st nõutakse, et trükkplaat ja pakend ei soojeneks kohe.

Tavaliselt on PMOSFETis parasiitdiood, dioodi ülesanne on takistada allika ja äravoolu vastupidist ühendust, PMOS-i puhul on NMOS-i eeliseks see, et selle sisselülituspinge võib olla 0 ja pinge erinevus DS-pinge ei ole palju, samas kui NMOS tingimusel nõuab, et VGS oleks suurem kui lävi, mis viib selleni, et juhtpinge on paratamatult suurem kui nõutav pinge ja tekib tarbetuid probleeme. PMOS on valitud kahe järgmise rakenduse juhtlülitiks:

Seda vooluringi vaadates juhib juhtsignaal PGC, kas V4.2 annab P_GPRS-ile toite või mitte. See vooluahel, allika ja äravoolu klemmid ei ole tagurpidi ühendatud, R110 ja R113 eksisteerivad selles mõttes, et R110 juhtvärava vool pole liiga suur, R113 juhib tavalist väravat, R113 tõmbab kõrgele, alates PMOS-ist. , kuid seda võib vaadelda ka kui juhtsignaali tõmbamist, kui MCU sisemised tihvtid ja ülestõmbed, st avatud äravoolu väljund, kui väljund on avatud äravooluga ja ei saa PMOS-i välja lülitada, on praegu vaja välist pinget, nii et takisti R113 mängib kahte rolli. Tõmbe saamiseks vajab see välist pinget, nii et takisti R113 mängib kahte rolli. r110 võib olla väiksem, võib ka kuni 100 oomi.