MOSFET Package Switching Tube Selection at Circuit Diagrams

Ang unang hakbang ay ang pagpili ngMga MOSFET, na nasa dalawang pangunahing uri: N-channel at P-channel. Sa mga sistema ng kuryente, ang mga MOSFET ay maaaring isipin bilang mga de-koryenteng switch. Kapag ang isang positibong boltahe ay idinagdag sa pagitan ng gate at pinagmulan ng isang N-channel MOSFET, ang switch nito ay nagsasagawa. Sa panahon ng pagpapadaloy, maaaring dumaloy ang kasalukuyang sa pamamagitan ng switch mula sa alisan ng tubig patungo sa pinagmulan. Mayroong panloob na pagtutol sa pagitan ng drain at ang pinagmulan na tinatawag na on-resistance RDS(ON). Dapat itong maging malinaw na ang gate ng isang MOSFET ay isang mataas na impedance terminal, kaya isang boltahe ay palaging idinagdag sa gate. Ito ang paglaban sa lupa kung saan ang gate ay konektado sa circuit diagram na ipinakita sa ibang pagkakataon. Kung ang gate ay naiwang nakabitin, ang device ay hindi gagana ayon sa disenyo at maaaring mag-on o mag-off sa mga hindi angkop na sandali, na magreresulta sa potensyal na pagkawala ng kuryente sa system. Kapag ang boltahe sa pagitan ng pinagmulan at gate ay zero, ang switch ay i-off at ang kasalukuyang ay hihinto sa pag-agos sa pamamagitan ng aparato. Bagama't naka-off ang device sa puntong ito, mayroon pa ring maliit na kasalukuyang kasalukuyan, na tinatawag na leakage current, o IDSS.

Hakbang 1: Piliin ang N-channel o P-channel

Ang unang hakbang sa pagpili ng tamang device para sa isang disenyo ay ang magpasya kung gagamit ng N-channel o P-channel na MOSFET. sa isang tipikal na power application, kapag ang isang MOSFET ay grounded at ang load ay konektado sa trunk boltahe, na MOSFET ay bumubuo sa mababang boltahe side switch. Sa isang mababang boltahe na side switch, isang N-channelMOSFETdapat gamitin dahil sa pagsasaalang-alang ng boltahe na kinakailangan upang i-off o i-on ang aparato. Kapag ang MOSFET ay konektado sa bus at ang load ay grounded, ang mataas na boltahe na side switch ang gagamitin. Ang isang P-channel MOSFET ay karaniwang ginagamit sa topology na ito, muli para sa pagsasaalang-alang sa boltahe drive.

Hakbang 2: Tukuyin ang kasalukuyang rating

Ang ikalawang hakbang ay piliin ang kasalukuyang rating ng MOSFET. Depende sa istraktura ng circuit, ang kasalukuyang rating na ito ay dapat na ang pinakamataas na kasalukuyang na maaaring mapaglabanan ng load sa ilalim ng lahat ng mga pangyayari. Katulad ng kaso ng boltahe, dapat tiyakin ng taga-disenyo na ang napiling MOSFET ay makatiis sa kasalukuyang rating na ito, kahit na ang system ay bumubuo ng mga spike currents. Ang dalawang kasalukuyang kaso na isinasaalang-alang ay tuloy-tuloy na mode at pulse spike. Ang parameter na ito ay batay sa FDN304P tube DATASHEET bilang isang sanggunian at ang mga parameter ay ipinapakita sa figure:

Sa tuloy-tuloy na conduction mode, ang MOSFET ay nasa steady state, kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa device. Ang mga pulse spike ay kapag mayroong malaking halaga ng surge (o spike current) na dumadaloy sa device. Kapag ang pinakamataas na kasalukuyang sa ilalim ng mga kundisyong ito ay natukoy na, ito ay isang bagay lamang ng direktang pagpili ng isang aparato na makatiis sa pinakamataas na kasalukuyang ito.

Matapos piliin ang kasalukuyang na-rate, dapat mo ring kalkulahin ang pagkawala ng pagpapadaloy. Sa pagsasagawa, angMOSFETay hindi ang perpektong aparato, dahil sa proseso ng conductive ay magkakaroon ng pagkawala ng kuryente, na tinatawag na pagkawala ng pagpapadaloy. MOSFET sa "on" na parang variable resistance, na tinutukoy ng RDS (ON) ng device, at sa temperatura at makabuluhang pagbabago. Ang power dissipation ng device ay maaaring kalkulahin mula sa Iload2 x RDS(ON), at dahil ang on-resistance ay nag-iiba sa temperatura, ang power dissipation ay nag-iiba nang proporsyonal. Kung mas mataas ang boltahe na VGS na inilapat sa MOSFET, magiging mas maliit ang RDS(ON); sa kabaligtaran ay magiging mas mataas ang RDS(ON). Para sa taga-disenyo ng system, dito pumapasok ang mga tradeoff depende sa boltahe ng system. Para sa mga portable na disenyo, mas madali (at mas karaniwan) na gumamit ng mas mababang mga boltahe, habang para sa mga disenyong pang-industriya, maaaring gumamit ng mas matataas na boltahe. Tandaan na ang resistensya ng RDS(ON) ay bahagyang tumataas sa kasalukuyang. Ang mga pagkakaiba-iba sa iba't ibang mga de-koryenteng parameter ng RDS(ON) risistor ay matatagpuan sa teknikal na data sheet na ibinigay ng tagagawa.

Hakbang 3: Tukuyin ang Mga Thermal na Kinakailangan

Ang susunod na hakbang sa pagpili ng MOSFET ay kalkulahin ang mga thermal na kinakailangan ng system. Dapat isaalang-alang ng taga-disenyo ang dalawang magkaibang senaryo, ang pinakamasamang kaso at ang totoong kaso. Inirerekomenda ang pagkalkula para sa pinakamasamang sitwasyon dahil ang resultang ito ay nagbibigay ng mas malaking margin ng kaligtasan at tinitiyak na hindi mabibigo ang system. Mayroon ding ilang mga sukat na dapat malaman sa MOSFET data sheet; tulad ng thermal resistance sa pagitan ng semiconductor junction ng naka-package na device at ng kapaligiran, at ang maximum na temperatura ng junction.

Ang temperatura ng junction ng device ay katumbas ng maximum ambient temperature kasama ang produkto ng thermal resistance at power dissipation (junction temperature = maximum ambient temperature + [thermal resistance × power dissipation]). Mula sa equation na ito ang pinakamataas na power dissipation ng system ay malulutas, na sa pamamagitan ng kahulugan ay katumbas ng I2 x RDS(ON). Dahil natukoy ng mga tauhan ang pinakamataas na kasalukuyang dadaan sa device, maaaring kalkulahin ang RDS(ON) para sa iba't ibang temperatura. Mahalagang tandaan na kapag nakikitungo sa mga simpleng thermal model, dapat ding isaalang-alang ng taga-disenyo ang kapasidad ng init ng semiconductor junction/device case at ang case/environment; ibig sabihin, kinakailangan na ang naka-print na circuit board at ang pakete ay hindi agad uminit.

Karaniwan, ang isang PMOSFET, magkakaroon ng parasitic diode na naroroon, ang function ng diode ay upang maiwasan ang source-drain reverse connection, para sa PMOS, ang kalamangan sa NMOS ay ang turn-on na boltahe nito ay maaaring 0, at ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng Ang boltahe ng DS ay hindi gaanong, habang ang NMOS sa kondisyon ay nangangailangan na ang VGS ay mas malaki kaysa sa threshold, na hahantong sa control boltahe ay hindi maaaring hindi mas malaki kaysa sa kinakailangang boltahe, at magkakaroon hindi kinakailangang problema. Pinili ang PMOS bilang control switch para sa sumusunod na dalawang application:

Ang temperatura ng junction ng device ay katumbas ng maximum ambient temperature kasama ang produkto ng thermal resistance at power dissipation (junction temperature = maximum ambient temperature + [thermal resistance × power dissipation]). Mula sa equation na ito ang pinakamataas na power dissipation ng system ay malulutas, na sa pamamagitan ng kahulugan ay katumbas ng I2 x RDS(ON). Dahil natukoy ng taga-disenyo ang maximum na kasalukuyang dadaan sa device, maaaring kalkulahin ang RDS(ON) para sa iba't ibang temperatura. Mahalagang tandaan na kapag nakikitungo sa mga simpleng thermal model, dapat ding isaalang-alang ng taga-disenyo ang kapasidad ng init ng semiconductor junction/device case at ang case/environment; ibig sabihin, kinakailangan na ang naka-print na circuit board at ang pakete ay hindi agad uminit.

Karaniwan, ang isang PMOSFET, magkakaroon ng parasitic diode na naroroon, ang function ng diode ay upang maiwasan ang source-drain reverse connection, para sa PMOS, ang kalamangan sa NMOS ay ang turn-on na boltahe nito ay maaaring 0, at ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng Ang boltahe ng DS ay hindi gaanong, habang ang NMOS sa kondisyon ay nangangailangan na ang VGS ay mas malaki kaysa sa threshold, na hahantong sa control boltahe ay hindi maaaring hindi mas malaki kaysa sa kinakailangang boltahe, at magkakaroon hindi kinakailangang problema. Pinili ang PMOS bilang control switch para sa sumusunod na dalawang application:

Sa pagtingin sa circuit na ito, kinokontrol ng control signal PGC kung ang V4.2 ay nagbibigay ng kapangyarihan sa P_GPRS o hindi. Ang circuit na ito, ang source at drain terminal ay hindi konektado sa reverse, R110 at R113 ay umiiral sa kahulugan na R110 control gate kasalukuyang ay hindi masyadong malaki, R113 kontrolin ang gate ng normal, R113 pull-up sa mataas, bilang ng PMOS , ngunit maaari ding makita bilang isang pull-up sa control signal, kapag ang MCU panloob na pin at pull-up, iyon ay, ang output ng open-drain kapag ang output ay open-drain, at hindi maaaring itaboy ang PMOS off, sa oras na ito, ito ay kinakailangan sa panlabas na boltahe ibinigay pull-up, kaya risistor R113 gumaganap ng dalawang papel. Kakailanganin nito ang isang panlabas na boltahe upang ibigay ang pull-up, kaya ang risistor R113 ay gumaganap ng dalawang papel. Ang r110 ay maaaring mas maliit, sa 100 ohms ay maaari ding.