Com funcionen els MOSFET de paquets millorats

Quan es dissenya una font d'alimentació de commutació o un circuit d'accionament del motor amb MOSFET encapsulats, la majoria de la gent té en compte la resistència activa del MOS, la tensió màxima, etc., el corrent màxim, etc., i hi ha molts que només tenen en compte aquests factors. Aquests circuits poden funcionar, però no són excel·lents i no es permeten com a dissenys formals de productes.

El següent és un petit resum dels conceptes bàsics de MOSFET iMOSFETcircuits de controladors, als quals em refereixo a diverses fonts, no totes originals. Inclou la introducció de MOSFET, característiques, circuits d'accionament i aplicació. Embalatge de tipus MOSFET i MOSFET d'unió és un FET (un altre JFET), es pot fabricar en tipus millorat o d'esgotament, canal P o canal N un total de quatre tipus, però l'aplicació real només de MOSFET de canal N millorat i P millorat. -canal MOSFET, de manera que normalment es coneix com NMOS, o PMOS es refereix a aquests dos tipus.

Pel que fa a per què no utilitzar MOSFET de tipus d'esgotament, no es recomana arribar al fons. Per a aquests dos tipus de MOSFET de millora, NMOS s'utilitza més habitualment a causa de la seva baixa resistència i facilitat de fabricació. Per tant, per canviar la font d'alimentació i les aplicacions d'accionament del motor, generalment s'utilitzen NMOS. la següent introducció, però també mésNMOS-basat.

Els MOSFET tenen una capacitat parasitària entre els tres pins, que no és necessària, però a causa de les limitacions del procés de fabricació. L'existència de capacitat paràsit en el disseny o selecció del circuit d'accionament és un problema, però no hi ha manera d'evitar, i després es descriu en detall. Com podeu veure a l'esquema MOSFET, hi ha un díode paràsit entre el desguàs i la font.

Això s'anomena díode corporal i és important per conduir càrregues inductives com ara motors. Per cert, el díode corporal només està present en individuMOSFETi normalment no està present dins del xip del circuit integrat.MOSFET ON CaracterístiquesOn significa actuar com un interruptor, que és equivalent a un tancament d'interruptor.

Les característiques NMOS, Vgs superiors a un determinat valor conduiran, adequats per al seu ús en el cas que la font estigui connectada a terra (unitat de gamma baixa), sempre que la tensió de la porta de 4V o 10V. Característiques PMOS, Vgs inferiors a un determinat valor conduiran, adequats per al seu ús en el cas que la font estigui connectada a VCC (unitat de gamma alta). No obstant això, tot i que PMOS es pot utilitzar fàcilment com a controlador de gamma alta, NMOS s'utilitza normalment en controladors de gamma alta a causa de la gran resistència, el preu elevat i els pocs tipus de substitució.

Embalatge de la pèrdua del tub de commutació MOSFET, ja sigui NMOS o PMOS, després que hi hagi una resistència en conducció, de manera que el corrent consumirà energia en aquesta resistència, aquesta part de l'energia consumida s'anomena pèrdua de conducció. La selecció d'un MOSFET amb una petita resistència a l'encesa reduirà la pèrdua de conducció. Avui en dia, la resistència activa del MOSFET de petita potència és generalment al voltant de desenes de miliohms, i també hi ha uns quants miliohms disponibles. El MOS no s'ha de completar en un instant quan condueix i es talla. El voltatge a ambdós costats del MOS té un procés de disminució, i el corrent que circula per ell té un procés d'augment. Durant aquest temps, la pèrdua del MOSFET és el producte de la tensió i el corrent, que s'anomena pèrdua de commutació. En general, la pèrdua de commutació és molt més gran que la pèrdua de conducció, i com més ràpida sigui la freqüència de commutació, més gran serà la pèrdua. El producte de tensió i corrent en l'instant de conducció és molt gran, donant lloc a grans pèrdues.

Escurçant el temps de commutació es redueix la pèrdua a cada conducció; la reducció de la freqüència de commutació redueix el nombre d'interruptors per unitat de temps. Ambdós enfocaments poden reduir les pèrdues de commutació. El producte de tensió i corrent en l'instant de conducció és gran i la pèrdua resultant també és gran. Escurçar el temps de commutació pot reduir la pèrdua a cada conducció; reduir la freqüència de commutació pot reduir el nombre d'interruptors per unitat de temps. Ambdós enfocaments poden reduir les pèrdues de commutació. Conducció En comparació amb els transistors bipolars, generalment es creu que no es requereix cap corrent per encendre un MOSFET empaquetat, sempre que la tensió GS estigui per sobre d'un determinat valor. Això és fàcil de fer, però també necessitem velocitat. L'estructura del MOSFET encapsulat es pot veure en presència de capacitat paràsita entre GS, GD i la conducció del MOSFET és, de fet, la càrrega i descàrrega de la capacitat. La càrrega del condensador requereix un corrent, perquè la càrrega instantània del condensador es pot veure com un curtcircuit, de manera que el corrent instantani serà més gran. El primer que cal tenir en compte en seleccionar/dissenyar un controlador MOSFET és la mida del corrent de curtcircuit instantani que es pot proporcionar.

La segona cosa a tenir en compte és que, generalment utilitzat en la unitat NMOS de gamma alta, la tensió de la porta a temps ha de ser més gran que la tensió de la font. La tensió de la font de conducció MOSFET de gamma alta i la tensió de drenatge (VCC) són iguals, de manera que la tensió de la porta que el VCC 4 V o 10 V. Si en el mateix sistema, per obtenir una tensió més gran que la VCC, ens hem d'especialitzar en circuits de potenciació. Molts controladors de motor tenen bombes de càrrega integrades, és important tenir en compte que heu de triar la capacitat externa adequada per obtenir el corrent de curtcircuit suficient per conduir el MOSFET. 4V o 10V s'utilitzen habitualment en la tensió d'estat del MOSFET, per descomptat, el disseny ha de tenir un cert marge. Com més gran sigui la tensió, més ràpida serà la velocitat d'estat i menor serà la resistència de l'estat. Avui en dia, hi ha MOSFET amb una tensió d'estat més petita que s'utilitzen en diferents camps, però en els sistemes electrònics d'automoció de 12 V, generalment n'hi ha prou amb 4 V en estat. Circuit d'accionament MOSFET i la seva pèrdua.