MOSFET пакетинин коммутация түтүгүн тандоо жана схемалар

Биринчи кадам тандап алуу болуп саналатMOSFETs, алар эки негизги түргө бөлүнөт: N-канал жана P-канал. Электр системаларында MOSFETтерди электрдик өчүргүчтөр катары кароого болот. N-канал MOSFETтин дарбазасы менен булагынын ортосунда оң чыңалуу кошулганда, анын коммутатору өткөрүлөт. Жүргүзүү учурунда ток дренаждан булакка чейин коммутатор аркылуу агып кетиши мүмкүн. Дренаж менен булактын ортосунда каршылык RDS (ON) деп аталган ички каршылык бар. MOSFETтин дарбазасы жогорку импеданс терминалы экени түшүнүктүү болушу керек, ошондуктан дарбазага дайыма чыңалуу кошулат. Бул дарбаза кийинчерээк берилген схемада туташтырылган жерге каршылык. Дарбаза салбыраган бойдон калса, аппарат иштелип чыккандай иштебейт жана ыңгайсыз учурда күйүп же өчүп калышы мүмкүн, натыйжада системада потенциалдуу кубаттуулук жоголот. Булак менен дарбазанын ортосундагы чыңалуу нөлгө барабар болгондо, өчүргүч өчүп, токтун аппарат аркылуу өтүшү токтойт. Бул учурда аппарат өчүрүлгөнү менен, агып чыгуучу ток же IDSS деп аталган кичинекей ток бар.

1-кадам: N-каналды же P-каналды тандаңыз

Дизайн үчүн туура аппаратты тандоодогу биринчи кадам N-каналды же P-канал MOSFETти колдонууну чечет. типтүү электр тиркемесинде, MOSFET жерге туташтырылганда жана жүк магистралдык чыңалууга туташтырылганда, ал MOSFET төмөнкү чыңалуу капталдагы өчүргүчтү түзөт. Төмөн чыңалуу каптал өчүргүчүндө, N-каналMOSFETаппаратты өчүрүү же күйгүзүү үчүн зарыл болгон чыңалууну эске алуу менен колдонулушу керек. MOSFET автобуска туташтырылганда жана жүк жерге туташтырылганда, жогорку чыңалуудагы каптал өчүргүч колдонулушу керек. Бул топологияда адатта P-канал MOSFET колдонулат, дагы бир жолу чыңалуудагы дискти эске алуу үчүн.

2-кадам: Учурдагы рейтингди аныктоо

Экинчи кадам - ​​MOSFETтин учурдагы рейтингин тандоо. Схема түзүмүнө жараша, бул учурдагы рейтинг жүк бардык шарттарда туруштук бере ала турган максималдуу ток болушу керек. Чыңалуунун абалына окшоп, дизайнер тандалган MOSFET бул учурдагы рейтингге туруштук бере аларына кепилдик бериши керек, атүгүл система кескин агымдарды жаратып жатканда. Каралып жаткан эки учур - үзгүлтүксүз режим жана импульстун ылдамдыгы. Бул параметр шилтеме катары FDN304P түтүк DATASHEET негизделген жана параметрлери сүрөттө көрсөтүлгөн:

Үзгүлтүксүз өткөрүү режиминде, MOSFET стабилдүү абалда, агым аппарат аркылуу тынымсыз агып жатканда. Импульстун көтөрүлүшү - бул аппарат аркылуу чоң көлөмдөгү толкун (же кескин ток) агып өткөндө. Бул шарттарда максималдуу ток аныкталгандан кийин, бул максималдуу токко туруштук бере ала турган түзүлүштү түздөн-түз тандоо маселеси.

Номиналдуу токту тандап алгандан кийин, өткөргүчтүк жоготууларды да эсептөө керек. Иш жүзүндө,MOSFETидеалдуу түзүлүш эмес, анткени өткөргүч процессте электр өткөргүчтүк жоготуу деп аталат. MOSFET "күйгүзүлгөн" өзгөрүлмө каршылык сыяктуу, түзмөктүн RDS (ON) менен аныкталат жана температура жана олуттуу өзгөрүүлөр менен. Аппараттын кубаттуулугунун сарпталышын Iload2 x RDS(ON) менен эсептесе болот жана күйгүзүү каршылыгы температурага жараша өзгөрүп тургандыктан, кубаттуулуктун сарпталуусу пропорционалдуу түрдө өзгөрөт. MOSFETге колдонулган VGS чыңалуу канчалык жогору болсо, RDS (ON) ошончолук кичине болот; тескерисинче RDS(ON) ошончолук жогору болот. Системанын дизайнери үчүн бул жерде системанын чыңалуусуна жараша келишпестиктер пайда болот. Портативдик конструкциялар үчүн төмөнкү чыңалууларды колдонуу оңой (жана кеңири таралган), ал эми өнөр жай үлгүлөрү үчүн жогорку чыңалуу колдонулушу мүмкүн. RDS(ON) каршылыгы ток менен бир аз көтөрүлөрүн эске алыңыз. RDS(ON) резисторунун ар кандай электрдик параметрлеринин өзгөрүшүн өндүрүүчү тарабынан берилген техникалык маалымат баракчасынан тапса болот.

3-кадам: Жылуулук талаптарын аныктоо

MOSFET тандоодо кийинки кадам системанын жылуулук талаптарын эсептөө болуп саналат. Дизайнер эки башка сценарийди, эң начар жана чыныгы жагдайды карап чыгышы керек. Эң начар сценарий үчүн эсептөө сунушталат, анткени бул натыйжа коопсуздуктун көбүрөөк чегин камсыз кылат жана система иштебей калбасын камсыздайт. MOSFET маалымат барагында билүү үчүн кээ бир өлчөөлөр да бар; пакеттелген түзүлүштүн жарым өткөргүч түйүнүнүн ортосундагы жылуулук каршылыгы жана чөйрөнүн максималдуу температурасы сыяктуу.

Түзмөктүн туташтырылган температурасы айлана-чөйрөнүн максималдуу температурасына плюс жылуулук каршылыктын жана кубаттуулуктун диссипациясынын продуктусуна барабар (тушуу температурасы = максималдуу айлана-чөйрөнүн температурасы + [жылуулук каршылыгы × кубаттуулуктун диссипациясы]). Бул теңдемеден системанын максималдуу кубаттуулук диссипациясын чечүүгө болот, ал аныктамасы боюнча I2 x RDS(ON) барабар. Персонал аппараттан өтө турган максималдуу токту аныктагандыктан, RDS(ON) ар кандай температуралар үчүн эсептелиши мүмкүн. Жөнөкөй жылуулук моделдери менен иштөөдө конструктор жарым өткөргүч түйүнүн/түзмөктүн корпусунун жана корпустун/чөйрөнүн жылуулук сыйымдуулугун да эске алышы керек экендигин белгилей кетүү маанилүү; башкача айтканда, басма схемасы жана пакети дароо жылынбашы талап кылынат.

Адатта, PMOSFETде мите диод болот, диоддун функциясы булак-дренаждын тескери туташуусунун алдын алуу болуп саналат, PMOS үчүн, NMOSдан артыкчылыгы анын күйгүзүлгөн чыңалышы 0 болушу мүмкүн жана чыңалуудагы айырма DS чыңалуусу көп эмес, ал эми NMOS шарты боюнча VGS босогодон жогору болушун талап кылат, бул башкаруу чыңалуусуна алып келет сөзсүз түрдө талап кылынган чыңалуудан жогору болсо, керексиз кыйынчылыктар пайда болот. PMOS төмөнкү эки тиркемелер үчүн башкаруу которгучу катары тандалат:

Түзмөктүн туташтырылган температурасы айлана-чөйрөнүн максималдуу температурасына плюс жылуулук каршылыктын жана кубаттуулуктун диссипациясынын продуктусуна барабар (тушуу температурасы = максималдуу айлана-чөйрөнүн температурасы + [жылуулук каршылыгы × кубаттуулуктун диссипациясы]). Бул теңдемеден системанын максималдуу кубаттуулук диссипациясын чечүүгө болот, ал аныктамасы боюнча I2 x RDS(ON) барабар. Конструктор аппараттан өтө турган максималдуу токту аныктагандыктан, RDS(ON) ар кандай температуралар үчүн эсептелиши мүмкүн. Жөнөкөй жылуулук моделдери менен иштөөдө конструктор жарым өткөргүч түйүнүн/түзмөктүн корпусунун жана корпустун/чөйрөнүн жылуулук сыйымдуулугун да эске алышы керек экендигин белгилей кетүү маанилүү; башкача айтканда, басма схемасы жана пакети дароо жылынбашы талап кылынат.

Адатта, PMOSFETде мите диод болот, диоддун функциясы булак-дренаждын тескери туташуусунун алдын алуу болуп саналат, PMOS үчүн, NMOSдан артыкчылыгы анын күйгүзүлгөн чыңалышы 0 болушу мүмкүн жана чыңалуудагы айырма DS чыңалуусу көп эмес, ал эми NMOS шарты боюнча VGS босогодон жогору болушун талап кылат, бул башкаруу чыңалуусуна алып келет сөзсүз түрдө талап кылынган чыңалуудан жогору болсо, керексиз кыйынчылыктар пайда болот. PMOS төмөнкү эки тиркемелер үчүн башкаруу которгучу катары тандалат:

Бул схеманы карап, PGC башкаруу сигналы V4.2 P_GPRSке кубат берип же бербесин көзөмөлдөйт. Бул схема, булак жана дренаждык терминалдар тескери туташкан эмес, R110 жана R113 R110 башкаруу дарбазасынын агымы өтө чоң эмес деген мааниде бар, R113 кадимки дарбазаны көзөмөлдөйт, R113 PMOS боюнча жогору тартылат. , бирок ошондой эле MCU ички төөнөгүчтөрү жана тартылуу, б.а. ачык-дренажды чыгаруу ачык-дренаж болгондо, жана PMOS өчүрүү мүмкүн эмес, бул учурда, ал сырткы чыңалуу менен тартуу үчүн зарыл, ошондуктан R113 резистор эки ролду ойнойт. Тартуу үчүн ага тышкы чыңалуу керек болот, ошондуктан R113 резистору эки ролду ойнойт. r110 кичине болушу мүмкүн, 100 Омго чейин да болот.