Selecția tubului de comutare a pachetului MOSFET și diagramele de circuit

Primul pas este să faci o selecțieMOSFET-uri, care vin în două tipuri principale: N-canal și P-canal. În sistemele de alimentare, MOSFET-urile pot fi considerate ca întrerupătoare electrice. Când se adaugă o tensiune pozitivă între poarta și sursa unui MOSFET cu canal N, comutatorul acestuia conduce. În timpul conducției, curentul poate trece prin comutatorul de la scurgere la sursă. Există o rezistență internă între dren și sursă numită rezistență la pornire RDS(ON). Trebuie să fie clar că poarta unui MOSFET este un terminal de impedanță ridicată, așa că o tensiune este întotdeauna adăugată la poartă. Aceasta este rezistența la masă la care este conectată poarta în schema de circuit prezentată mai târziu. Dacă poarta este lăsată atârnând, dispozitivul nu va funcționa așa cum a fost proiectat și se poate porni sau opri în momente nepotrivite, ceea ce duce la o potențială pierdere de putere a sistemului. Când tensiunea dintre sursă și poartă este zero, întrerupătorul se oprește și curentul încetează să circule prin dispozitiv. Deși dispozitivul este oprit în acest moment, există încă un curent mic, care se numește curent de scurgere sau IDSS.

Pasul 1: Alegeți canalul N sau canalul P

Primul pas în selectarea dispozitivului corect pentru un design este să decideți dacă să utilizați un MOSFET cu canal N sau canal P. într-o aplicație tipică de alimentare, când un MOSFET este împământat și sarcina este conectată la tensiunea trunchiului, acel MOSFET constituie comutatorul lateral de joasă tensiune. Într-un comutator lateral de joasă tensiune, un canal NMOSFETar trebui utilizat din cauza tensiunii necesare pentru a opri sau a porni dispozitivul. Când MOSFET-ul este conectat la magistrală și sarcina este împământată, trebuie utilizat comutatorul lateral de înaltă tensiune. Un MOSFET cu canal P este de obicei utilizat în această topologie, din nou pentru considerente de acționare de tensiune.

Pasul 2: Determinați evaluarea curentă

Al doilea pas este să selectați ratingul curent al MOSFET-ului. În funcție de structura circuitului, acest curent nominal ar trebui să fie curentul maxim pe care sarcina îl poate suporta în toate circumstanțele. Similar cu cazul tensiunii, proiectantul trebuie să se asigure că MOSFET-ul selectat poate rezista la acest curent nominal, chiar și atunci când sistemul generează curenți de vârf. Cele două cazuri curente luate în considerare sunt modul continuu și vârfurile pulsului. Acest parametru se bazează pe FIȘA tehnică a tubului FDN304P ca referință, iar parametrii sunt prezentați în figură:

În modul de conducere continuă, MOSFET-ul este în stare staționară, când curentul curge continuu prin dispozitiv. Picurile de puls sunt atunci când există o cantitate mare de supratensiuni (sau curent de vârf) care curge prin dispozitiv. Odată ce curentul maxim a fost determinat în aceste condiții, este pur și simplu o chestiune de selectare directă a unui dispozitiv care poate rezista acestui curent maxim.

După selectarea curentului nominal, trebuie să calculați și pierderea prin conducție. În practică,MOSFETnu este dispozitivul ideal, deoarece în procesul conductiv va exista o pierdere de putere, ceea ce se numește pierdere prin conducție. MOSFET în „pornire” ca o rezistență variabilă, determinată de RDS-ul dispozitivului (ON), și cu temperatura și schimbările semnificative. Puterea disipată a dispozitivului poate fi calculată din Iload2 x RDS(ON) și, deoarece rezistența la pornire variază în funcție de temperatură, puterea disipată variază proporțional. Cu cât tensiunea VGS aplicată MOSFET-ului este mai mare, cu atât RDS(ON) va fi mai mic; invers, cu cât RDS(ON) va fi mai mare. Pentru proiectantul de sistem, aici intră în joc compromisurile în funcție de tensiunea sistemului. Pentru modelele portabile, este mai ușor (și mai comun) să folosiți tensiuni mai mici, în timp ce pentru modelele industriale, pot fi utilizate tensiuni mai mari. Rețineți că rezistența RDS(ON) crește ușor cu curentul. Variațiile diferiților parametri electrici ai rezistenței RDS(ON) pot fi găsite în fișa tehnică furnizată de producător.

Pasul 3: Determinați cerințele termice

Următorul pas în selectarea unui MOSFET este calcularea cerințelor termice ale sistemului. Proiectantul trebuie să ia în considerare două scenarii diferite, cel mai rău caz și cazul adevărat. Se recomandă calculul pentru cel mai rău caz, deoarece acest rezultat oferă o marjă de siguranță mai mare și asigură că sistemul nu va eșua. Există, de asemenea, câteva măsurători de care trebuie să fii conștient de pe fișa de date MOSFET; cum ar fi rezistența termică dintre joncțiunea semiconductoare a dispozitivului ambalat și mediu și temperatura maximă a joncțiunii.

Temperatura de joncțiune a dispozitivului este egală cu temperatura ambientală maximă plus produsul rezistenței termice și disiparea puterii (temperatura joncțiunii = temperatura ambientală maximă + [rezistența termică × puterea disipată]). Din această ecuație se poate rezolva puterea maximă disipată a sistemului, care este prin definiție egală cu I2 x RDS(ON). Deoarece personalul a determinat curentul maxim care va trece prin dispozitiv, RDS(ON) poate fi calculat pentru diferite temperaturi. Este important de menționat că atunci când se ocupă de modele termice simple, proiectantul trebuie să ia în considerare și capacitatea termică a joncțiunii semiconductoare/carcasa dispozitivului și carcasa/mediul; adică, este necesar ca placa de circuit imprimat și pachetul să nu se încălzească imediat.

De obicei, un PMOSFET, va fi prezentă o diodă parazită, funcția diodei este de a preveni conexiunea inversă sursă-dren, pentru PMOS, avantajul față de NMOS este că tensiunea de pornire poate fi 0 și diferența de tensiune dintre Tensiunea DS nu este mult, în timp ce NMOS cu condiția necesită ca VGS să fie mai mare decât pragul, ceea ce va duce la o tensiune de control inevitabil mai mare decât cea necesară tensiune și vor apărea probleme inutile. PMOS este ales ca comutator de control pentru următoarele două aplicații:

Temperatura de joncțiune a dispozitivului este egală cu temperatura ambientală maximă plus produsul rezistenței termice și disiparea puterii (temperatura joncțiunii = temperatura ambientală maximă + [rezistența termică × puterea disipată]). Din această ecuație se poate rezolva puterea maximă disipată a sistemului, care este prin definiție egală cu I2 x RDS(ON). Deoarece proiectantul a determinat curentul maxim care va trece prin dispozitiv, RDS(ON) poate fi calculat pentru diferite temperaturi. Este important de menționat că atunci când se ocupă de modele termice simple, proiectantul trebuie să ia în considerare și capacitatea termică a joncțiunii semiconductoare/carcasa dispozitivului și carcasa/mediul; adică, este necesar ca placa de circuit imprimat și pachetul să nu se încălzească imediat.

Privind acest circuit, semnalul de control PGC controlează dacă V4.2 furnizează sau nu putere către P_GPRS. Acest circuit, bornele sursă și de scurgere nu sunt conectate la invers, R110 și R113 există în sensul că curentul de control al porții R110 nu este prea mare, R113 controlează poarta normalului, R113 pull-up la mare, începând cu PMOS , dar, de asemenea, poate fi văzut ca un pull-up pe semnalul de control, atunci când pinii interni MCU și pull-up, adică ieșirea open-dren atunci când ieșirea este open-drain, și nu poate conduce PMOS off, în acest moment, este necesar pentru tensiune externă dat pull-up, astfel încât rezistența R113 joacă două roluri. Va avea nevoie de o tensiune externă pentru a da tragerea, așa că rezistența R113 joacă două roluri. r110 poate fi mai mic, și până la 100 ohmi.