Punts de selecció MOSFET

L'elecció deMOSFETÉs molt important, una mala elecció pot afectar l'ús de l'energia de tot el circuit, dominar els matisos dels diferents components i paràmetres MOSFET en diferents circuits de commutació pot ajudar els enginyers a evitar molts problemes, les següents són algunes de les recomanacions de Guanhua Weiye per a la selecció de MOSFET.

Primer, el canal P i el canal N

El primer pas és determinar l'ús de MOSFET de canal N o canal P. en aplicacions de potència, quan un MOSFET a terra, i la càrrega està connectada a la tensió del tronc, elMOSFETconstitueix un interruptor lateral de baixa tensió. En la commutació lateral de baixa tensió, generalment s'utilitzen MOSFET de canal N, que és una consideració per a la tensió necessària per apagar o encendre el dispositiu. Quan el MOSFET està connectat al bus i a la terra de càrrega, s'utilitza un interruptor lateral d'alta tensió. Normalment s'utilitzen MOSFET de canal P, a causa de consideracions de la unitat de tensió. Per seleccionar els components adequats per a l'aplicació, és important determinar la tensió necessària per conduir el dispositiu i la facilitat que és d'implementar en el disseny. El següent pas és determinar la tensió nominal necessària o la tensió màxima que pot portar el component. Com més gran sigui la tensió nominal, més gran serà el cost del dispositiu. A la pràctica, la tensió nominal hauria de ser superior a la tensió del tronc o del bus. Això proporcionarà prou protecció perquè el MOSFET no falli. Per a la selecció de MOSFET, és important determinar la tensió màxima que es pot suportar des del drenatge fins a la font, és a dir, el VDS màxim, per la qual cosa és important saber que la tensió màxima que pot suportar el MOSFET varia amb la temperatura. Els dissenyadors han de provar el rang de tensió en tot el rang de temperatura de funcionament. La tensió nominal ha de tenir un marge suficient per cobrir aquest rang per assegurar-se que el circuit no falla. A més, cal considerar altres factors de seguretat com a transitoris de tensió induïts.

En segon lloc, determineu la qualificació actual

La classificació actual del MOSFET depèn de l'estructura del circuit. El valor nominal de corrent és el corrent màxim que pot suportar la càrrega en totes les circumstàncies. De manera similar al cas de tensió, el dissenyador ha d'assegurar-se que el MOSFET seleccionat és capaç de transportar aquest corrent nominal, fins i tot quan el sistema genera un corrent de pic. Els dos escenaris actuals a considerar són el mode continu i els pics de pols. el MOSFET es troba en estat estacionari en mode de conducció contínua, quan el corrent passa contínuament pel dispositiu. Els pics de pols es refereixen a un gran nombre de sobretensions (o pics de corrent) que flueixen a través del dispositiu, en aquest cas, un cop determinat el corrent màxim, simplement es tracta de seleccionar directament un dispositiu que pugui suportar aquest corrent màxim.

Després de seleccionar el corrent nominal, també es calcula la pèrdua de conducció. En casos concrets,MOSFETno són components ideals a causa de les pèrdues elèctriques que es produeixen durant el procés de conducció, les anomenades pèrdues de conducció. Quan està "encès", el MOSFET actua com una resistència variable, que està determinada pel RDS (ON) del dispositiu i canvia significativament amb la temperatura. La pèrdua de potència del dispositiu es pot calcular a partir de Iload2 x RDS(ON) i com que la resistència a l'encesa varia amb la temperatura, la pèrdua de potència varia proporcionalment. Com més gran sigui el voltatge VGS aplicat al MOSFET, menor serà el RDS (ON); per contra, com més gran sigui el RDS(ON). Per al dissenyador del sistema, aquí és on entren en joc les compensacions en funció de la tensió del sistema. Per als dissenys portàtils, les tensions més baixes són més fàcils (i més habituals), mentre que per als dissenys industrials es poden utilitzar tensions més altes. Tingueu en compte que la resistència RDS (ON) augmenta lleugerament amb el corrent.

La tecnologia té un impacte enorme en les característiques dels components, i algunes tecnologies tendeixen a provocar un augment de RDS(ON) quan augmenta el VDS màxim. Per a aquestes tecnologies, cal augmentar la mida de les hòsties si es vol reduir VDS i RDS(ON), augmentant així la mida del paquet que l'acompanya i el cost de desenvolupament corresponent. Hi ha una sèrie de tecnologies a la indústria que intenten controlar l'augment de la mida de les hòsties, les més importants de les quals són les tecnologies de trinxeres i d'equilibri de càrrega. En la tecnologia de trinxeres, una rasa profunda està incrustada a l'hòstia, normalment reservada per a baixes tensions, per reduir la resistència RDS (ON).

III. Determinar els requisits de dissipació de calor

El següent pas és calcular els requisits tèrmics del sistema. Cal considerar dos escenaris diferents, el pitjor dels casos i el cas real. TPV recomana calcular els resultats per al pitjor dels casos, ja que aquest càlcul proporciona un major marge de seguretat i assegura que el sistema no fallarà.

IV. Canvi de rendiment

Finalment, el rendiment de commutació del MOSFET. Hi ha molts paràmetres que afecten el rendiment de la commutació, els importants són la capacitat de porta/drenatge, porta/font i drenatge/font. Aquestes capacitats formen pèrdues per commutació en el component a causa de la necessitat de carregar-les cada vegada que es canvien. Com a resultat, la velocitat de commutació del MOSFET disminueix i l'eficiència del dispositiu disminueix. Per calcular les pèrdues totals del dispositiu durant la commutació, el dissenyador ha de calcular les pèrdues durant l'encesa (Eon) i les pèrdues durant l'apagada (Eoff). Això es pot expressar amb la següent equació: Psw = (Eon + Eoff) x freqüència de commutació. I la càrrega de la porta (Qgd) té el major impacte en el rendiment de la commutació.