MOSFET Seçim Noktaları

SeçimiMOSFETBu çok önemlidir, kötü bir seçim tüm devrenin güç kullanımını etkileyebilir, farklı MOSFET bileşenlerinin nüanslarına hakim olmak ve farklı anahtarlama devrelerindeki parametreler mühendislerin birçok sorundan kaçınmasına yardımcı olabilir, Guanhua Weiye'nin tavsiyelerinden bazıları aşağıdadır MOSFET'lerin seçimi için.

İlk olarak, P kanalı ve N kanalı

İlk adım, N-kanallı veya P-kanallı MOSFET'lerin kullanımını belirlemektir. Güç uygulamalarında, bir MOSFET toprağı ve yük ana hat voltajına bağlandığında,MOSFETdüşük voltajlı bir yan anahtar oluşturur. Alçak gerilim tarafı anahtarlamada genellikle N-kanallı MOSFET'ler kullanılır; bu, cihazı kapatmak veya açmak için gereken voltajı dikkate alır. MOSFET veriyoluna ve yük toprağına bağlandığında yüksek voltajlı bir yan anahtar kullanılır. Gerilim tahrikiyle ilgili hususlar nedeniyle genellikle P-kanalı MOSFET'ler kullanılır. Uygulamaya yönelik doğru bileşenleri seçmek için, cihazı çalıştırmak için gereken voltajın ve tasarımda uygulanmasının ne kadar kolay olduğunun belirlenmesi önemlidir. Bir sonraki adım, gerekli voltaj değerini veya bileşenin taşıyabileceği maksimum voltajı belirlemektir. Voltaj değeri ne kadar yüksek olursa, cihazın maliyeti de o kadar yüksek olur. Uygulamada voltaj değeri ana hat veya veri yolu voltajından daha büyük olmalıdır. Bu, MOSFET'in arızalanmaması için yeterli koruma sağlayacaktır. MOSFET seçimi için, drenajdan kaynağa dayanabilecek maksimum voltajın yani maksimum VDS'nin belirlenmesi önemlidir, bu nedenle MOSFET'in dayanabileceği maksimum voltajın sıcaklığa göre değiştiğini bilmek önemlidir. Tasarımcıların voltaj aralığını tüm çalışma sıcaklığı aralığı boyunca test etmeleri gerekir. Devrenin arızalanmamasını sağlamak için nominal voltajın bu aralığı kapsayacak kadar yeterli marja sahip olması gerekir. Ek olarak, diğer güvenlik faktörlerinin de indüklenen geçici gerilimler olarak dikkate alınması gerekir.

İkincisi, mevcut derecelendirmeyi belirleyin

MOSFET'in mevcut değeri devre yapısına bağlıdır. Akım değeri, yükün her koşulda dayanabileceği maksimum akımdır. Gerilim durumuna benzer şekilde tasarımcının, sistem bir ani akım ürettiğinde bile seçilen MOSFET'in bu nominal akımı taşıyabileceğinden emin olması gerekir. Göz önünde bulundurulması gereken iki mevcut senaryo, sürekli mod ve darbe artışlarıdır. MOSFET, cihazdan sürekli olarak akım geçtiğinde sürekli iletim modunda kararlı durumdadır. Darbe ani yükselişleri, cihazdan akan çok sayıda dalgalanmayı (veya akım ani yükselişini) ifade eder; bu durumda maksimum akım belirlendikten sonra, bu maksimum akıma dayanabilecek bir cihazın doğrudan seçilmesi meselesidir.

Nominal akımı seçtikten sonra iletim kaybı da hesaplanır. Belirli durumlarda,MOSFETİletim kayıpları olarak adlandırılan, iletken işlem sırasında meydana gelen elektriksel kayıplar nedeniyle ideal bileşenler değildir. "Açık" olduğunda MOSFET, cihazın RDS(ON) değeri tarafından belirlenen ve sıcaklıkla önemli ölçüde değişen değişken bir direnç görevi görür. Cihazın güç kaybı Iload2 x RDS(ON) formülünden hesaplanabilir ve açma direnci sıcaklığa göre değiştiği için güç kaybı da orantılı olarak değişir. MOSFET'e uygulanan VGS voltajı ne kadar yüksek olursa, RDS(ON) o kadar düşük olur; tersine, RDS(ON) o kadar yüksek olur. Sistem tasarımcısı için sistem voltajına bağlı olarak ödünleşimlerin devreye girdiği yer burasıdır. Taşınabilir tasarımlar için düşük voltajlar daha kolaydır (ve daha yaygındır), endüstriyel tasarımlar için ise daha yüksek voltajlar kullanılabilir. RDS(ON) direncinin akımla birlikte biraz arttığını unutmayın.

Teknolojinin bileşen özellikleri üzerinde muazzam bir etkisi vardır ve bazı teknolojiler, maksimum VDS'yi artırırken RDS(ON)'da artışa neden olma eğilimindedir. Bu tür teknolojiler için, eğer VDS ve RDS(ON) düşürülecekse levha boyutunda bir artış gerekir, böylece onunla birlikte gelen paket boyutu ve buna karşılık gelen geliştirme maliyeti artar. Sektörde levha boyutundaki artışı kontrol etmeye çalışan çok sayıda teknoloji bulunmaktadır; bunların en önemlileri hendek ve yük dengesi teknolojileridir. Hendek teknolojisinde, direnç RDS'yi (ON) azaltmak için levhanın içine genellikle düşük voltajlar için ayrılan derin bir hendek gömülür.

III. Isı yayılımı gereksinimlerini belirleyin

Bir sonraki adım sistemin termal gereksinimlerini hesaplamaktır. En kötü durum ve gerçek durum olmak üzere iki farklı senaryonun dikkate alınması gerekir. TPV, sonuçların en kötü senaryoya göre hesaplanmasını önerir çünkü bu hesaplama daha büyük bir güvenlik marjı sağlar ve sistemin arızalanmamasını sağlar.

IV. Anahtarlama Performansı

Son olarak MOSFET'in anahtarlama performansı. Anahtarlama performansını etkileyen birçok parametre vardır; önemli olanlar geçit/drenaj, geçit/kaynak ve drenaj/kaynak kapasitansıdır. Bu kapasitanslar, her anahtarlandıklarında şarj edilmeleri gerektiğinden bileşende anahtarlama kayıpları oluşturur. Bunun sonucunda MOSFET'in anahtarlama hızı düşer ve cihazın verimliliği düşer. Anahtarlama sırasında cihazdaki toplam kayıpları hesaplamak için tasarımcının açma sırasındaki kayıpları (Eon) ve kapatma sırasındaki kayıpları (Eoff) hesaplaması gerekir. Bu, aşağıdaki denklemle ifade edilebilir: Psw = (Eon + Eoff) x anahtarlama frekansı. Ve geçit ücreti (Qgd), anahtarlama performansı üzerinde en büyük etkiye sahiptir.