MOSFET urvalspunkter

Valet avMOSFETär mycket viktigt, ett dåligt val kan påverka strömanvändningen för hela kretsen, behärska nyanserna av olika MOSFET-komponenter och parametrar i olika kopplingskretsar kan hjälpa ingenjörer att undvika många problem, följande är några av rekommendationerna från Guanhua Weiye för val av MOSFET.

Först, P-kanal och N-kanal

Det första steget är att bestämma användningen av N-kanal eller P-kanal MOSFET. i krafttillämpningar, när en MOSFET jord, och lasten är ansluten till trunkspänningen, denMOSFETutgör en lågspänningssidobrytare. Vid lågspänningssidoväxling används vanligtvis N-kanals MOSFETs, vilket är en hänsyn till den spänning som krävs för att stänga av eller slå på enheten. När MOSFET är ansluten till bussen och lastjorden används en högspänningssidobrytare. P-kanals MOSFET:er används vanligtvis på grund av spänningsdrivningsöverväganden. För att välja rätt komponenter för applikationen är det viktigt att bestämma vilken spänning som krävs för att driva enheten och hur lätt den är att implementera i designen. Nästa steg är att bestämma den spänning som krävs, eller den maximala spänningen som komponenten kan bära. Ju högre spänningsklass, desto högre kostnad för enheten. I praktiken bör märkspänningen vara större än trunk- eller bussspänningen. Detta kommer att ge tillräckligt med skydd så att MOSFET inte kommer att misslyckas. För val av MOSFET är det viktigt att bestämma den maximala spänningen som kan motstås från drain till source, dvs den maximala VDS, så det är viktigt att veta att den maximala spänningen som MOSFET tål varierar med temperaturen. Designers måste testa spänningsområdet över hela driftstemperaturområdet. Märkspänningen måste ha tillräckligt med marginal för att täcka detta område för att säkerställa att kretsen inte går sönder. Dessutom måste andra säkerhetsfaktorer betraktas som inducerade spänningstransienter.

För det andra, bestämma det aktuella betyget

Strömmärket för MOSFET beror på kretsstrukturen. Strömmärket är den maximala ström som belastningen tål under alla omständigheter. I likhet med spänningsfallet måste konstruktören se till att den valda MOSFET-enheten kan bära denna märkström, även när systemet genererar en spikström. De två aktuella scenarierna att överväga är kontinuerligt läge och pulsspikar. MOSFET är i ett stabilt tillstånd i kontinuerligt ledningsläge när ström passerar kontinuerligt genom enheten. Pulspikar hänvisar till ett stort antal överspänningar (eller strömspikar) som flyter genom enheten, i vilket fall, när den maximala strömmen har bestämts, är det helt enkelt en fråga om att direkt välja en enhet som kan motstå denna maximala ström.

Efter val av märkström beräknas även ledningsförlusten. I specifika fall,MOSFETär inte idealiska komponenter på grund av de elektriska förluster som uppstår under den ledande processen, de så kallade ledningsförlusterna. När "på" fungerar MOSFET som ett variabelt motstånd, vilket bestäms av enhetens RDS(ON) och ändras avsevärt med temperaturen. Strömförlusten för enheten kan beräknas från Iload2 x RDS(ON), och eftersom på-motståndet varierar med temperaturen, varierar effektförlusten proportionellt. Ju högre spänning VGS som appliceras på MOSFET, desto lägre är RDS(ON); omvänt, ju högre RDS(ON). För systemdesignern är det här avvägningarna kommer in i bilden beroende på systemspänningen. För bärbara konstruktioner är lägre spänningar enklare (och vanligare), medan för industriella konstruktioner kan högre spänningar användas. Observera att RDS(ON)-resistansen stiger något med strömmen.

Teknik har en enorm inverkan på komponentegenskaper, och vissa tekniker tenderar att resultera i en ökning av RDS(ON) när den maximala VDS ökar. För sådana teknologier krävs en ökning av waferstorleken om VDS och RDS(ON) ska sänkas, vilket ökar paketstorleken som följer med och motsvarande utvecklingskostnad. Det finns ett antal tekniker i branschen som försöker kontrollera ökningen av waferstorleken, varav de viktigaste är dikes- och laddningsbalanstekniker. Inom trench-teknik är ett djupt trench inbäddat i wafern, vanligtvis reserverat för låga spänningar, för att minska på-motståndet RDS(ON).

III. Bestäm värmeavledningskraven

Nästa steg är att beräkna systemets termiska krav. Två olika scenarier måste övervägas, det värsta fallet och det verkliga fallet. TPV rekommenderar att man beräknar resultaten för det värsta scenariot, eftersom denna beräkning ger en större säkerhetsmarginal och säkerställer att systemet inte kommer att gå sönder.

IV. Växla prestanda

Slutligen, växlingsprestandan för MOSFET. Det finns många parametrar som påverkar switchprestandan, de viktiga är gate/drain, gate/source och drain/source kapacitans. Dessa kapacitanser bildar omkopplingsförluster i komponenten på grund av behovet av att ladda dem varje gång de växlas. Som ett resultat minskar omkopplingshastigheten för MOSFET och enhetens effektivitet minskar. För att beräkna de totala förlusterna i enheten under omkoppling, behöver konstruktören beräkna förlusterna under påslagning (Eon) och förlusterna under avstängning (Eoff). Detta kan uttryckas med följande ekvation: Psw = (Eon + Eoff) x switchfrekvens. Och grindladdning (Qgd) har störst inverkan på växlingsprestandan.