MOSFET paketini almashtirish trubkasini tanlash va sxemalar

Birinchi qadam tanlov qilishdirMOSFETlar, ular ikkita asosiy turga bo'linadi: N-kanal va P-kanal. Energiya tizimlarida MOSFETlarni elektr kalitlari deb hisoblash mumkin. N-kanalli MOSFETning eshigi va manbai o'rtasida musbat kuchlanish qo'shilsa, uning kaliti o'tadi. O'tkazuvchanlik vaqtida oqim o'tkazgich orqali drenajdan manbaga o'tishi mumkin. Drenaj va manba o'rtasida qarshilik RDS (ON) deb ataladigan ichki qarshilik mavjud. MOSFET eshigi yuqori empedansli terminal ekanligi aniq bo'lishi kerak, shuning uchun har doim eshikka kuchlanish qo'shiladi. Bu keyinroq taqdim etilgan elektron diagrammada eshik ulangan erga qarshilik. Agar darvoza osilgan holda qolsa, qurilma mo'ljallanganidek ishlamaydi va nomaqbul daqiqalarda yoqilishi yoki o'chishi mumkin, natijada tizimda quvvat yo'qolishi mumkin. Manba va eshik orasidagi kuchlanish nolga teng bo'lganda, kalit o'chadi va oqim qurilma orqali o'tishni to'xtatadi. Ushbu nuqtada qurilma o'chirilgan bo'lsa-da, hali ham kichik oqim mavjud bo'lib, u qochqin oqimi yoki IDSS deb ataladi.

1-qadam: N-kanal yoki P-kanalni tanlang

Dizayn uchun to'g'ri qurilmani tanlashda birinchi qadam N-kanal yoki P-kanal MOSFET-dan foydalanishni hal qilishdir. odatiy quvvat qo'llashda, MOSFET erga ulanganda va yuk magistral kuchlanishga ulanganda, MOSFET past kuchlanishli yon kalitni tashkil qiladi. Past kuchlanishli yon kalitda N-kanalMOSFETqurilmani o'chirish yoki yoqish uchun zarur bo'lgan kuchlanishni hisobga olgan holda foydalanish kerak. MOSFET avtobusga ulanganda va yuk erga ulanganda, yuqori kuchlanishli yon kalitdan foydalanish kerak. P-kanalli MOSFET odatda ushbu topologiyada yana kuchlanish qo'zg'aysanlari uchun ishlatiladi.

2-qadam: joriy reytingni aniqlang

Ikkinchi qadam MOSFETning joriy reytingini tanlashdir. O'chirish tuzilishiga qarab, ushbu oqim darajasi yuk har qanday sharoitda bardosh bera oladigan maksimal oqim bo'lishi kerak. Voltaj holatiga o'xshab, dizayner tanlangan MOSFET ushbu oqim darajasiga bardosh bera olishini ta'minlashi kerak, hatto tizim keskin oqimlarni ishlab chiqarsa ham. Ko'rib chiqilayotgan ikkita joriy holat - doimiy rejim va impulslarning keskin o'zgarishi. Ushbu parametr mos yozuvlar sifatida FDN304P trubkasi DATASHEET-ga asoslangan va parametrlar rasmda ko'rsatilgan:

Uzluksiz o'tkazuvchanlik rejimida MOSFET barqaror holatda bo'ladi, agar oqim qurilma orqali doimiy ravishda oqsa. Pulsning keskin ko'tarilishi - bu qurilma orqali katta miqdordagi kuchlanish (yoki keskin oqim) bo'lganda. Ushbu sharoitlarda maksimal oqim aniqlangandan so'ng, bu maksimal oqimga bardosh bera oladigan qurilmani to'g'ridan-to'g'ri tanlash masalasidir.

Nominal oqimni tanlagandan so'ng, o'tkazuvchanlik yo'qotilishini ham hisoblashingiz kerak. Amalda esaMOSFETideal qurilma emas, chunki o'tkazuvchanlik jarayonida quvvat yo'qotilishi bo'ladi, bu o'tkazuvchanlikni yo'qotish deb ataladi. MOSFET qurilmaning RDS (ON) tomonidan belgilanadigan va harorat va sezilarli o'zgarishlar bilan "yoqilgan" o'zgaruvchan qarshilik kabi. Qurilmaning quvvat sarfini Iload2 x RDS(ON) dan hisoblash mumkin va yoqilgan qarshilik haroratga qarab o'zgarganligi sababli, quvvat sarfi mutanosib ravishda o'zgaradi. MOSFETga qo'llaniladigan VGS kuchlanishi qanchalik baland bo'lsa, RDS (ON) shunchalik kichik bo'ladi; aksincha, RDS(ON) qanchalik yuqori bo'ladi. Tizim dizayneri uchun bu erda tizim kuchlanishiga qarab o'zaro kelishuvlar o'ynaydi. Portativ dizaynlar uchun pastroq kuchlanishlardan foydalanish osonroq (va keng tarqalgan), sanoat namunalari uchun esa yuqori kuchlanishlardan foydalanish mumkin. RDS(ON) qarshiligi oqim bilan bir oz ko'tarilishini unutmang. RDS(ON) rezistorining turli elektr parametrlaridagi o'zgarishlarni ishlab chiqaruvchi tomonidan taqdim etilgan texnik ma'lumotlar varag'ida topish mumkin.

3-qadam: Issiqlik talablarini aniqlang

MOSFETni tanlashning keyingi bosqichi tizimning termal talablarini hisoblashdir. Dizayner ikki xil stsenariyni, eng yomon va haqiqiy vaziyatni ko'rib chiqishi kerak. Eng yomon stsenariy uchun hisoblash tavsiya etiladi, chunki bu natija ko'proq xavfsizlik chegarasini ta'minlaydi va tizim ishlamay qolmasligini ta'minlaydi. MOSFET ma'lumotlar varag'ida bilish kerak bo'lgan ba'zi o'lchovlar ham mavjud; qadoqlangan qurilmaning yarimo'tkazgichli birikmasi va atrof-muhit o'rtasidagi issiqlik qarshiligi va maksimal ulanish harorati kabi.

Qurilmaning ulanish harorati maksimal atrof-muhit harorati va issiqlik qarshiligi va quvvat sarfi mahsulotiga tengdir (birlashma harorati = maksimal atrof-muhit harorati + [issiqlik qarshiligi × quvvat sarfi]). Ushbu tenglamadan tizimning maksimal quvvat sarfini echish mumkin, bu ta'rifi bo'yicha I2 x RDS(ON) ga teng. Xodimlar qurilma orqali o'tadigan maksimal oqimni aniqlaganligi sababli, RDS (ON) turli haroratlar uchun hisoblanishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, oddiy termal modellar bilan ishlaganda, dizayner yarimo'tkazgichli birikma / qurilma korpusining issiqlik sig'imi va korpus / muhitni ham hisobga olishi kerak; ya'ni, bosilgan elektron plata va paket darhol qizib ketmasligi talab qilinadi.

Odatda, PMOSFET-da parazit diod mavjud bo'ladi, diodning vazifasi manba-drenaj teskari ulanishining oldini olishdir, PMOS uchun NMOSdan afzalligi shundaki, uning yoqish kuchlanishi 0 bo'lishi mumkin va kuchlanish farqi o'rtasidagi farq. DS kuchlanishi unchalik ko'p emas, NMOS sharti bilan VGS chegaradan kattaroq bo'lishini talab qiladi, bu esa nazorat kuchlanishiga olib keladi muqarrar. zarur kuchlanishdan kattaroq bo'ladi va keraksiz muammo yuzaga keladi. PMOS quyidagi ikkita dastur uchun boshqaruv kaliti sifatida tanlanadi:

Qurilmaning ulanish harorati maksimal atrof-muhit harorati va issiqlik qarshiligi va quvvat sarfi mahsulotiga tengdir (birlashma harorati = maksimal atrof-muhit harorati + [issiqlik qarshiligi × quvvat sarfi]). Ushbu tenglamadan tizimning maksimal quvvat sarfini echish mumkin, bu ta'rifi bo'yicha I2 x RDS(ON) ga teng. Dizayner qurilmadan o'tadigan maksimal oqimni aniqlaganligi sababli, RDS (ON) turli haroratlar uchun hisoblanishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, oddiy termal modellar bilan ishlaganda, dizayner yarimo'tkazgichli birikma / qurilma korpusining issiqlik sig'imi va korpus / muhitni ham hisobga olishi kerak; ya'ni, bosilgan elektron plata va paket darhol qizib ketmasligi talab qilinadi.

Ushbu sxemaga qarab, PGC boshqaruv signali V4.2 P_GPRS ni quvvat bilan ta'minlaydimi yoki yo'qligini boshqaradi. Ushbu sxema, manba va drenaj terminallari teskari tomonga ulanmagan, R110 va R113 R110 boshqaruv eshigi oqimi unchalik katta emas, R113 normal eshigini boshqaradi, R113 PMOS kabi yuqoriga tortiladi. , lekin, shuningdek, MCU ichki pinlari va pull-up, ya'ni chiqishi paytida boshqaruv signalida tortishish sifatida ko'rish mumkin. ochiq drenaj bo'lsa, chiqish ochiq drenaj bo'lsa va PMOS-ni o'chira olmaydi, bu vaqtda tashqi kuchlanishni tortib olish kerak, shuning uchun R113 rezistori ikkita rol o'ynaydi. Tortishish uchun tashqi kuchlanish kerak bo'ladi, shuning uchun R113 rezistori ikkita rol o'ynaydi. r110 kichikroq bo'lishi mumkin, 100 ohmgacha ham bo'lishi mumkin.