Zgjedhja e tubit të ndërrimit të paketës MOSFET dhe diagramet e qarkut

Hapi i parë është të bëni një përzgjedhje tëMOSFET, të cilat vijnë në dy lloje kryesore: N-channel dhe P-channel. Në sistemet e energjisë, MOSFET-ët mund të mendohen si ndërprerës elektrikë. Kur shtohet një tension pozitiv midis portës dhe burimit të një MOSFET me kanal N, ndërprerësi i tij përçohet. Gjatë përcjelljes, rryma mund të rrjedhë përmes çelësit nga kullimi në burim. Ekziston një rezistencë e brendshme midis kullimit dhe burimit të quajtur RDS (ON) me rezistencë. Duhet të jetë e qartë se porta e një MOSFET është një terminal me rezistencë të lartë, kështu që një tension i shtohet gjithmonë portës. Kjo është rezistenca ndaj tokës me të cilën është lidhur porta në diagramin e qarkut të paraqitur më vonë. Nëse porta lihet e varur, pajisja nuk do të funksionojë siç është projektuar dhe mund të ndizet ose fiket në momente të papërshtatshme, duke rezultuar në humbje të mundshme të energjisë në sistem. Kur voltazhi midis burimit dhe portës është zero, çelësi fiket dhe rryma ndalon të rrjedhë nëpër pajisje. Edhe pse pajisja është e fikur në këtë pikë, ka ende një rrymë të vogël, e cila quhet rrymë rrjedhjeje, ose IDSS.

 

 

Hapi 1: Zgjidhni N-channel ose P-channel

Hapi i parë në zgjedhjen e pajisjes së duhur për një dizajn është të vendosni nëse do të përdorni një MOSFET me kanal N ose P. në një aplikim tipik të energjisë, kur një MOSFET është i tokëzuar dhe ngarkesa është e lidhur me tensionin e trungut, ai MOSFET përbën çelësin anësor të tensionit të ulët. Në një çelës anësor me tension të ulët, një kanal NMOSFETduhet të përdoret për shkak të marrjes në konsideratë të tensionit të kërkuar për të fikur ose ndezur pajisjen. Kur MOSFET është i lidhur me autobusin dhe ngarkesa është e tokëzuar, duhet të përdoret çelësi anësor i tensionit të lartë. Një MOSFET me kanal P zakonisht përdoret në këtë topologji, përsëri për konsideratat e drejtimit të tensionit.

Hapi 2: Përcaktoni vlerësimin aktual

Hapi i dytë është të zgjidhni vlerësimin aktual të MOSFET. Në varësi të strukturës së qarkut, ky vlerësim i rrymës duhet të jetë rryma maksimale që ngarkesa mund të përballojë në të gjitha rrethanat. Ngjashëm me rastin e tensionit, projektuesi duhet të sigurojë që MOSFET-i i zgjedhur mund t'i rezistojë këtij vlerësimi të rrymës, edhe kur sistemi gjeneron rryma kulmore. Dy rastet aktuale të konsideruara janë modaliteti i vazhdueshëm dhe pikat e pulsit. Ky parametër bazohet në FDN304P të DATASHEET të tubit si referencë dhe parametrat janë paraqitur në figurë:

 

 

 

Në modalitetin e përcjelljes së vazhdueshme, MOSFET është në gjendje të qëndrueshme, kur rryma rrjedh vazhdimisht nëpër pajisje. Pikat e pulsit janë kur ka një sasi të madhe mbitensioni (ose rrymë kulmore) që rrjedh nëpër pajisje. Pasi të jetë përcaktuar rryma maksimale në këto kushte, bëhet fjalë thjesht për të zgjedhur drejtpërdrejt një pajisje që mund të përballojë këtë rrymë maksimale.

Pas zgjedhjes së rrymës së vlerësuar, duhet të llogarisni edhe humbjen e përcjelljes. Në praktikë,MOSFETnuk është pajisja ideale, sepse në procesin përçues do të ketë humbje të fuqisë, e cila quhet humbje përçueshmërie. MOSFET në "on" si një rezistencë e ndryshueshme, e përcaktuar nga RDS e pajisjes (ON), dhe me temperaturën dhe ndryshimet e rëndësishme. Shpërndarja e fuqisë së pajisjes mund të llogaritet nga Iload2 x RDS(ON), dhe meqenëse rezistenca e ndezjes ndryshon me temperaturën, shpërndarja e energjisë ndryshon proporcionalisht. Sa më i lartë të jetë tensioni VGS i aplikuar në MOSFET, aq më i vogël do të jetë RDS(ON); anasjelltas aq më i lartë do të jetë RDS(ON). Për projektuesin e sistemit, këtu hyjnë në lojë kompensimet në varësi të tensionit të sistemit. Për dizajne portative, është më e lehtë (dhe më e zakonshme) të përdoren tensione më të ulëta, ndërsa për dizajne industriale, mund të përdoren tensione më të larta. Vini re se rezistenca RDS(ON) rritet pak me rrymën. Ndryshimet në parametrat e ndryshëm elektrikë të rezistencës RDS(ON) mund të gjenden në fletën e të dhënave teknike të ofruar nga prodhuesi.

 

 

 

Hapi 3: Përcaktoni kërkesat termike

Hapi tjetër në zgjedhjen e një MOSFET është llogaritja e kërkesave termike të sistemit. Projektuesi duhet të marrë në konsideratë dy skenarë të ndryshëm, rastin më të keq dhe rastin e vërtetë. Llogaritja për skenarin më të keq rekomandohet sepse ky rezultat ofron një diferencë më të madhe sigurie dhe siguron që sistemi nuk do të dështojë. Ekzistojnë gjithashtu disa matje që duhen pasur parasysh në fletën e të dhënave MOSFET; të tilla si rezistenca termike midis kryqëzimit gjysmëpërçues të pajisjes së paketuar dhe mjedisit, dhe temperatura maksimale e kryqëzimit.

 

Temperatura e bashkimit të pajisjes është e barabartë me temperaturën maksimale të ambientit plus produktin e rezistencës termike dhe shpërndarjes së fuqisë (temperatura e kryqëzimit = temperatura maksimale e ambientit + [rezistenca termike × shpërndarja e fuqisë]). Nga ky ekuacion mund të zgjidhet shpërndarja maksimale e fuqisë së sistemit, e cila sipas definicionit është e barabartë me I2 x RDS(ON). Meqenëse personeli ka përcaktuar rrymën maksimale që do të kalojë përmes pajisjes, RDS(ON) mund të llogaritet për temperatura të ndryshme. Është e rëndësishme të theksohet se kur kemi të bëjmë me modele të thjeshta termike, projektuesi duhet të marrë parasysh edhe kapacitetin e nxehtësisë së kryqëzimit gjysmëpërçues/kështjellës së pajisjes dhe kasës/mjedisit; dmth, kërkohet që bordi i qarkut të printuar dhe paketa të mos ngrohen menjëherë.

Zakonisht, një PMOSFET, do të ketë një diodë parazitare, funksioni i diodës është të parandalojë lidhjen e kundërt burim-kullim, për PMOS, avantazhi ndaj NMOS është se tensioni i tij i ndezjes mund të jetë 0, dhe diferenca e tensionit midis Tensioni DS nuk është shumë, ndërsa NMOS me kusht kërkon që VGS të jetë më i madh se pragu, gjë që do të çojë në atë që tensioni i kontrollit është në mënyrë të pashmangshme më i madh se tensioni i kërkuar dhe do të ketë probleme të panevojshme. PMOS zgjidhet si çelësi i kontrollit për dy aplikacionet e mëposhtme:

 

Temperatura e bashkimit të pajisjes është e barabartë me temperaturën maksimale të ambientit plus produktin e rezistencës termike dhe shpërndarjes së fuqisë (temperatura e kryqëzimit = temperatura maksimale e ambientit + [rezistenca termike × shpërndarja e fuqisë]). Nga ky ekuacion mund të zgjidhet shpërndarja maksimale e fuqisë së sistemit, e cila sipas definicionit është e barabartë me I2 x RDS(ON). Meqenëse projektuesi ka përcaktuar rrymën maksimale që do të kalojë përmes pajisjes, RDS(ON) mund të llogaritet për temperatura të ndryshme. Është e rëndësishme të theksohet se kur kemi të bëjmë me modele të thjeshta termike, projektuesi duhet të marrë parasysh edhe kapacitetin e nxehtësisë së kryqëzimit gjysmëpërçues/kështjellës së pajisjes dhe kasës/mjedisit; dmth, kërkohet që bordi i qarkut të printuar dhe paketa të mos ngrohen menjëherë.

Zakonisht, një PMOSFET, do të ketë një diodë parazitare, funksioni i diodës është të parandalojë lidhjen e kundërt burim-kullim, për PMOS, avantazhi ndaj NMOS është se tensioni i tij i ndezjes mund të jetë 0, dhe diferenca e tensionit midis Tensioni DS nuk është shumë, ndërsa NMOS me kusht kërkon që VGS të jetë më i madh se pragu, gjë që do të çojë në atë që tensioni i kontrollit është në mënyrë të pashmangshme më i madh se tensioni i kërkuar dhe do të ketë probleme të panevojshme. PMOS zgjidhet si çelësi i kontrollit për dy aplikacionet e mëposhtme:

Duke parë këtë qark, sinjali i kontrollit PGC kontrollon nëse V4.2 furnizon ose jo energji P_GPRS. Ky qark, terminalet e burimit dhe kullimit nuk janë të lidhura në anën e kundërt, R110 dhe R113 ekzistojnë në kuptimin që rryma e portës së kontrollit R110 nuk është shumë e madhe, R113 kontrollon portën e normales, R113 tërheqëse në të lartë, që nga PMOS , por gjithashtu mund të shihet si një pull-up në sinjalin e kontrollit, kur kunjat e brendshme MCU dhe pull-up, që është, prodhimi i hapur-kullimit kur dalja është e hapur-kullimit, dhe nuk mund të drejtojë PMOS fikur, në këtë kohë, është e nevojshme të tërheqë tensionin e jashtëm, kështu që rezistenca R113 luan dy role. Do të duhet një tension i jashtëm për të dhënë tërheqjen, kështu që rezistenca R113 luan dy role. r110 mund të jetë më i vogël, deri në 100 ohmë gjithashtu.