MOSFET pakkarofi rör val og hringrás skýringarmyndir

Fyrsta skrefið er að velja úrMOSFET, sem koma í tveimur aðalgerðum: N-rás og P-rás. Í raforkukerfum er hægt að hugsa um MOSFET sem rafmagnsrofa. Þegar jákvæðri spennu er bætt við milli hliðs og uppsprettu N-rásar MOSFET, leiðir rofi hans. Meðan á leiðni stendur getur straumur streymt í gegnum rofann frá holræsi að upptökum. Það er innri viðnám á milli frárennslis og uppsprettu sem kallast á-viðnám RDS(ON). Það verður að vera ljóst að hlið MOSFET er háviðnám tengi, þannig að spenna er alltaf bætt við hliðið. Þetta er viðnám gegn jörðu sem hliðið er tengt við í hringrásarmyndinni sem kynnt er síðar. Ef hliðið er látið hanga mun tækið ekki virka eins og hann er hannað og getur kveikt eða slökkt á því á óviðeigandi augnabliki, sem getur leitt til hugsanlegs aflmissis í kerfinu. Þegar spennan á milli uppsprettu og hliðs er núll, slokknar á rofanum og straumur hættir að flæða í gegnum tækið. Þó að slökkt sé á tækinu á þessum tímapunkti er enn lítill straumur til staðar, sem er kallaður lekastraumur eða IDSS.

 

 

Skref 1: Veldu N-rás eða P-rás

Fyrsta skrefið í því að velja rétt tæki fyrir hönnun er að ákveða hvort nota eigi N-rás eða P-rás MOSFET. í dæmigerðri raforkunotkun, þegar MOSFET er jarðtengdur og álagið er tengt við stofnspennu, myndar þessi MOSFET lágspennu hliðarrofinn. Í lágspennu hliðarrofa, N-rásMOSFETætti að nota vegna spennu sem þarf til að slökkva á eða kveikja á tækinu. Þegar MOSFET er tengt við strætó og álagið er jarðtengd, á að nota háspennu hliðarrofann. P-rás MOSFET er venjulega notað í þessari staðfræði, aftur vegna spennudrifs.

Skref 2: Ákvarða núverandi einkunn

Annað skref er að velja núverandi einkunn MOSFET. Það fer eftir uppbyggingu hringrásarinnar, þessi straumeinkunn ætti að vera hámarksstraumur sem álagið þolir undir öllum kringumstæðum. Svipað og þegar um spennu er að ræða, verður hönnuðurinn að tryggja að valinn MOSFET standist þessa straumeinkunn, jafnvel þegar kerfið framkallar toppstrauma. Tvö núverandi tilvikin sem tekin eru til skoðunar eru samfelld hamur og púls toppar. Þessi færibreyta er byggð á FDN304P rörinu DATASHEET sem viðmiðun og færibreyturnar eru sýndar á myndinni:

 

 

 

Í samfelldri leiðniham er MOSFET í stöðugu ástandi þegar straumur flæðir stöðugt í gegnum tækið. Púls toppar eru þegar mikið magn af bylgju (eða toppstraum) streymir í gegnum tækið. Þegar hámarksstraumur við þessar aðstæður hefur verið ákveðinn er einfaldlega spurning um að velja beint tæki sem þolir þennan hámarksstraum.

Eftir að hafa valið nafnstrauminn verður þú einnig að reikna út leiðnartapið. Í reynd erMOSFETer ekki tilvalið tæki, vegna þess að í leiðandi ferli verður afl tap, sem er kallað leiðni tap. MOSFET í "á" eins og breytilegt viðnám, ákvarðað af RDS tækisins (ON), og með hitastigi og verulegum breytingum. Hægt er að reikna út afldreifingu tækisins út frá Iload2 x RDS(ON) og þar sem á-viðnám er breytilegt eftir hitastigi er afldreifingin breytileg hlutfallslega. Því hærri sem spennan VGS er sett á MOSFET, því minni verður RDS(ON); öfugt því hærra sem RDS(ON) verður. Fyrir kerfishönnuðinn, þetta er þar sem málamiðlanir koma inn í leik eftir kerfisspennu. Fyrir flytjanlega hönnun er auðveldara (og algengara) að nota lægri spennu, en fyrir iðnaðarhönnun er hægt að nota hærri spennu. Athugaðu að RDS(ON) viðnámið hækkar lítillega með straumnum. Breytingar á hinum ýmsu rafmagnsbreytum RDS(ON) viðnámsins er að finna í tæknigagnablaðinu sem framleiðandinn lætur í té.

 

 

 

Skref 3: Ákvarða hitauppstreymi

Næsta skref við að velja MOSFET er að reikna út hitauppstreymi kerfisins. Hönnuður verður að íhuga tvær mismunandi aðstæður, versta tilvikið og hið sanna. Mælt er með útreikningi fyrir versta tilfelli vegna þess að þessi niðurstaða veitir meiri öryggismörk og tryggir að kerfið bili ekki. Það eru líka nokkrar mælingar sem þarf að hafa í huga á MOSFET gagnablaðinu; eins og hitauppstreymi milli hálfleiðaramóta pakkaðs tækis og umhverfisins og hámarkshitastig tengisins.

 

Hitastig tækisins er jafnt og hámarkshitastig umhverfisins að viðbættum afurð hitauppstreymis og afldreifingar (tengihitastig = hámarks umhverfishiti + [varmaviðnám × afldreifingu]). Út frá þessari jöfnu er hægt að leysa hámarksaflsdreifingu kerfisins, sem er samkvæmt skilgreiningu jöfn I2 x RDS(ON). Þar sem starfsfólkið hefur ákveðið hámarksstrauminn sem fer í gegnum tækið er hægt að reikna út RDS(ON) fyrir mismunandi hitastig. Það er mikilvægt að hafa í huga að þegar um er að ræða einföld hitauppstreymilíkön verður hönnuðurinn einnig að huga að hitagetu hálfleiðaratengis/tækjabúnaðar og tilviks/umhverfis; þ.e. þess er krafist að prentborðið og pakkningin hitni ekki strax.

Venjulega, PMOSFET, það mun vera sníkjudýradíóða til staðar, hlutverk díóðunnar er að koma í veg fyrir öfuga tengingu frá source-drain, fyrir PMOS er kosturinn umfram NMOS að kveikjuspenna hennar getur verið 0 og spennumunurinn á milli DS spenna er ekki mikil, á meðan NMOS á ástandi krefst þess að VGS sé hærra en viðmiðunarmörkin, sem mun leiða til þess að stjórnspennan er óhjákvæmilega hærri en nauðsynleg spenna, og það verður óþarfa vandræði. PMOS er valinn sem stýrirofi fyrir eftirfarandi tvö forrit:

 

Hitastig tækisins er jafnt og hámarkshitastig umhverfisins að viðbættum afurð hitauppstreymis og afldreifingar (tengihitastig = hámarks umhverfishiti + [varmaviðnám × afldreifingu]). Út frá þessari jöfnu er hægt að leysa hámarksaflsdreifingu kerfisins, sem er samkvæmt skilgreiningu jöfn I2 x RDS(ON). Þar sem hönnuðurinn hefur ákveðið hámarksstrauminn sem fer í gegnum tækið er hægt að reikna út RDS(ON) fyrir mismunandi hitastig. Það er mikilvægt að hafa í huga að þegar um er að ræða einföld hitauppstreymilíkön verður hönnuðurinn einnig að huga að hitagetu hálfleiðaratengis/tækjabúnaðar og tilviks/umhverfis; þ.e. þess er krafist að prentborðið og pakkningin hitni ekki strax.

Venjulega, PMOSFET, það mun vera sníkjudýradíóða til staðar, hlutverk díóðunnar er að koma í veg fyrir öfuga tengingu frá source-drain, fyrir PMOS er kosturinn umfram NMOS að kveikjuspenna hennar getur verið 0 og spennumunurinn á milli DS spenna er ekki mikil, á meðan NMOS á ástandi krefst þess að VGS sé hærra en viðmiðunarmörkin, sem mun leiða til þess að stjórnspennan er óhjákvæmilega hærri en nauðsynleg spenna, og það verður óþarfa vandræði. PMOS er valinn sem stýrirofi fyrir eftirfarandi tvö forrit:

Þegar litið er á þessa hringrás stjórnar stýrimerkið PGC hvort V4.2 veitir P_GPRS afl eða ekki. Þessi hringrás, uppspretta og frárennslisstöngin eru ekki tengd við hið gagnstæða, R110 og R113 eru til í þeim skilningi að R110 stýrigáttarstraumurinn er ekki of stór, R113 stjórnar hliðinu á venjulegu, R113 uppdráttur upp í hátt, frá og með PMOS , en einnig er hægt að líta á það sem uppdrátt á stýrimerkinu, þegar MCU innri pinnar og uppdráttur, það er úttak opið frárennslis þegar úttakið er opið frárennsli, og getur ekki keyrt PMOS slökkt, á þessum tíma, það er nauðsynlegt að ytri spennu gefið draga upp, svo viðnám R113 gegnir tveimur hlutverkum. Það mun þurfa ytri spennu til að draga upp, þannig að viðnám R113 gegnir tveimur hlutverkum. r110 getur verið minni, til 100 ohm getur líka.