Puncte de selecție MOSFET

Alegerea deMOSFETeste foarte importantă, o alegere proastă poate afecta utilizarea puterii întregului circuit, stăpânește nuanțele diferitelor componente și parametri MOSFET în diferite circuite de comutare poate ajuta inginerii să evite o mulțime de probleme, următoarele sunt câteva dintre recomandările lui Guanhua Weiye pentru selectarea MOSFET-urilor.

În primul rând, canalul P și canalul N

Primul pas este determinarea utilizării MOSFET-urilor cu canal N sau canal P. în aplicațiile de putere, atunci când o masă MOSFET, iar sarcina este conectată la tensiunea trunchiului,MOSFETconstituie un comutator lateral de joasă tensiune. În comutarea laterală de joasă tensiune, se folosesc în general MOSFET-uri cu canal N, ceea ce este o considerație pentru tensiunea necesară pentru a opri sau a porni dispozitivul. Când MOSFET-ul este conectat la magistrală și la masa de sarcină, se folosește un comutator lateral de înaltă tensiune. MOSFET-urile cu canal P sunt de obicei utilizate, din cauza considerentelor de acționare a tensiunii. Pentru a selecta componentele potrivite pentru aplicație, este important să determinați tensiunea necesară pentru a conduce dispozitivul și cât de ușor este de implementat în proiectare. Următorul pas este determinarea tensiunii nominale necesare sau a tensiunii maxime pe care o poate transporta componenta. Cu cât tensiunea nominală este mai mare, cu atât costul dispozitivului este mai mare. În practică, tensiunea nominală ar trebui să fie mai mare decât tensiunea trunchiului sau magistralei. Acest lucru va oferi suficientă protecție, astfel încât MOSFET-ul să nu se defecteze. Pentru selectarea MOSFET-ului, este important să se determine tensiunea maximă care poate fi suportată de la scurgere la sursă, adică VDS maxim, deci este important de știut că tensiunea maximă pe care o poate rezista MOSFET-ul variază în funcție de temperatură. Proiectanții trebuie să testeze intervalul de tensiune pe întregul interval de temperatură de funcționare. Tensiunea nominală trebuie să aibă o marjă suficientă pentru a acoperi acest interval pentru a se asigura că circuitul nu se defectează. În plus, alți factori de siguranță trebuie să fie considerați tranzitorii de tensiune induși.

În al doilea rând, determinați evaluarea curentă

Valoarea curentă a MOSFET depinde de structura circuitului. Curentul nominal este curentul maxim pe care sarcina îl poate suporta în toate circumstanțele. Similar cu cazul tensiunii, proiectantul trebuie să se asigure că MOSFET-ul selectat este capabil să transporte acest curent nominal, chiar și atunci când sistemul generează un curent de vârf. Cele două scenarii curente de luat în considerare sunt modul continuu și vârfurile pulsului. MOSFET-ul este într-o stare staționară în modul de conducție continuă, când curentul trece continuu prin dispozitiv. Picurile de impuls se referă la un număr mare de supratensiuni (sau vârfuri de curent) care curg prin dispozitiv, caz în care, odată ce curentul maxim a fost determinat, este pur și simplu o chestiune de selectare directă a unui dispozitiv care poate rezista acestui curent maxim.

După selectarea curentului nominal, se calculează și pierderea prin conducție. În cazuri specifice,MOSFETnu sunt componente ideale din cauza pierderilor electrice care apar în timpul procesului conductiv, așa-numitele pierderi de conducție. Când este „pornit”, MOSFET-ul acționează ca un rezistor variabil, care este determinat de RDS(ON) al dispozitivului și se modifică semnificativ cu temperatura. Pierderea de putere a dispozitivului poate fi calculată din Iload2 x RDS(ON) și, deoarece rezistența la pornire variază în funcție de temperatură, pierderea de putere variază proporțional. Cu cât este mai mare tensiunea VGS aplicată MOSFET-ului, cu atât este mai scăzut RDS(ON); invers, cu cât este mai mare RDS(ON). Pentru proiectantul de sistem, aici intră în joc compromisurile în funcție de tensiunea sistemului. Pentru modelele portabile, tensiunile mai mici sunt mai ușoare (și mai frecvente), în timp ce pentru modelele industriale, pot fi utilizate tensiuni mai mari. Rețineți că rezistența RDS(ON) crește ușor cu curentul.

Tehnologia are un impact extraordinar asupra caracteristicilor componentelor, iar unele tehnologii tind să aibă ca rezultat o creștere a RDS(ON) atunci când crește VDS maxim. Pentru astfel de tehnologii, este necesară o creștere a dimensiunii plachetelor dacă VDS și RDS(ON) vor fi reduse, crescând astfel dimensiunea pachetului care vine cu el și costul de dezvoltare corespunzător. Există o serie de tehnologii în industrie care încearcă să controleze creșterea dimensiunii plachetelor, dintre care cele mai importante sunt tehnologiile de șanț și de echilibrare a încărcăturii. În tehnologia șanțului, un șanț adânc este încorporat în wafer, de obicei rezervat pentru tensiuni joase, pentru a reduce rezistența RDS(ON).

III. Determinați cerințele de disipare a căldurii

Următorul pas este calcularea cerințelor termice ale sistemului. Trebuie luate în considerare două scenarii diferite, cel mai rău caz și cazul real. TPV recomandă calcularea rezultatelor pentru cel mai rău caz, deoarece acest calcul oferă o marjă de siguranță mai mare și asigură că sistemul nu va eșua.

IV. Schimbarea performanței

În cele din urmă, performanța de comutare a MOSFET-ului. Există mulți parametri care afectează performanța de comutare, cei importanți sunt gate/drain, gate/source și drain/source capacitance. Aceste capacități formează pierderi de comutare în componentă datorită necesității de a le încărca de fiecare dată când sunt comutate. Ca urmare, viteza de comutare a MOSFET scade și eficiența dispozitivului scade. Pentru a calcula pierderile totale din dispozitiv în timpul comutării, proiectantul trebuie să calculeze pierderile în timpul pornirii (Eon) și pierderile în timpul opririi (Eoff). Aceasta poate fi exprimată prin următoarea ecuație: Psw = (Eon + Eoff) x frecvența de comutare. Iar taxa de poartă (Qgd) are cel mai mare impact asupra performanței de comutare.