MOSFET փաթեթի անջատիչ խողովակի ընտրություն և սխեմաներ

Առաջին քայլը ընտրություն կատարելն էMOSFET-ներ, որոնք լինում են երկու հիմնական տեսակի՝ N-channel և P-channel։ Էներգահամակարգերում MOSFET-ները կարելի է դիտարկել որպես էլեկտրական անջատիչներ: Երբ N-ալիքի MOSFET-ի դարպասի և աղբյուրի միջև դրական լարում է ավելացվում, նրա անջատիչը անցնում է: Հաղորդման ընթացքում հոսանքը կարող է հոսել անջատիչով արտահոսքից դեպի աղբյուր: Գոյություն ունի ներքին դիմադրություն արտահոսքի և աղբյուրի միջև, որը կոչվում է on-resistance RDS(ON): Պետք է պարզ լինի, որ MOSFET-ի դարպասը բարձր դիմադրության տերմինալ է, ուստի դարպասին միշտ լարում է ավելացվում: Սա հողի դիմադրությունն է, որին միացված է դարպասը հետագայում ներկայացված սխեմայի մեջ: Եթե ​​դարպասը կախված մնա, սարքը չի աշխատի այնպես, ինչպես նախատեսված է և կարող է միանալ կամ անջատվել անպատեհ պահերին, ինչը կհանգեցնի համակարգում հոսանքի հնարավոր կորստի: Երբ աղբյուրի և դարպասի միջև լարումը զրոյական է, անջատիչը անջատվում է, և հոսանքը դադարում է հոսել սարքի միջով: Թեև սարքն այս պահին անջատված է, այնուամենայնիվ կա մի փոքր հոսանք, որը կոչվում է արտահոսքի հոսանք կամ IDSS:

 

 

Քայլ 1. Ընտրեք N-ալիք կամ P-ալիք

Դիզայնի համար ճիշտ սարք ընտրելու առաջին քայլը որոշում կայացնելն է՝ օգտագործել N-ալիք կամ P-ալիք MOSFET: Տիպիկ էներգիայի կիրառման դեպքում, երբ MOSFET-ը հիմնավորված է և բեռը միացված է միջքաղաքային լարմանը, այդ MOSFET-ը կազմում է ցածր լարման կողային անջատիչը: Ցածր լարման կողային անջատիչում, N-ալիքՄՈՍՖԵՏպետք է օգտագործվի՝ հաշվի առնելով սարքն անջատելու կամ միացնելու համար անհրաժեշտ լարումը: Երբ MOSFET-ը միացված է ավտոբուսին, և բեռը հիմնավորված է, պետք է օգտագործվի բարձր լարման կողային անջատիչը: P-channel MOSFET-ը սովորաբար օգտագործվում է այս տոպոլոգիայում՝ կրկին լարման շարժիչ նկատառումների համար:

Քայլ 2. Որոշեք ընթացիկ վարկանիշը

Երկրորդ քայլը MOSFET-ի ընթացիկ վարկանիշն ընտրելն է: Կախված շղթայի կառուցվածքից, այս ընթացիկ վարկանիշը պետք է լինի առավելագույն հոսանքը, որը բեռը կարող է դիմակայել բոլոր հանգամանքներում: Լարման դեպքում նախագծողը պետք է ապահովի, որ ընտրված MOSFET-ը կարողանա դիմակայել այս հոսանքի վարկանիշին, նույնիսկ երբ համակարգը արտադրում է ցայտուն հոսանքներ: Դիտարկված երկու ընթացիկ դեպքերն են՝ շարունակական ռեժիմը և զարկերակային ցատկերը: Այս պարամետրը հիմնված է FDN304P խողովակի DATASHEET-ի վրա՝ որպես հղում, և պարամետրերը ներկայացված են նկարում.

 

 

 

Շարունակական հաղորդման ռեժիմում MOSFET-ը գտնվում է կայուն վիճակում, երբ սարքի միջով անընդհատ հոսում է հոսանքը: Զարկերակային ցատկերը տեղի են ունենում այն ​​ժամանակ, երբ սարքի միջով հոսում է մեծ քանակությամբ ցատկում (կամ սրընթաց հոսանք): Այս պայմաններում առավելագույն հոսանքը որոշվելուց հետո պարզապես ուղղակիորեն սարքի ընտրություն է, որը կարող է դիմակայել այս առավելագույն հոսանքին:

Գնահատված հոսանքը ընտրելուց հետո դուք պետք է հաշվարկեք նաև հաղորդման կորուստը: Գործնականում, որՄՈՍՖԵՏԻդեալական սարքը չէ, քանի որ հաղորդիչ գործընթացում տեղի կունենա հոսանքի կորուստ, որը կոչվում է հաղորդունակության կորուստ: MOSFET-ը «միացված»-ի մեջ նման է փոփոխական դիմադրության, որը որոշվում է սարքի RDS-ով (ON) և ջերմաստիճանի և էական փոփոխությունների հետ: Սարքի էներգիայի սպառումը կարող է հաշվարկվել Iload2 x RDS(ON) հիման վրա, և քանի որ միացման դիմադրությունը տարբերվում է ջերմաստիճանից, էներգիայի սպառումը տատանվում է համամասնորեն: Որքան բարձր է VGS լարումը, որը կիրառվում է MOSFET-ի վրա, այնքան փոքր կլինի RDS(ON): ընդհակառակը, այնքան բարձր կլինի RDS(ON): Համակարգի նախագծողի համար այստեղ է, որ փոխզիջումներն ուժի մեջ են մտնում՝ կախված համակարգի լարումից: Դյուրակիր նմուշների համար ավելի հեշտ է (և ավելի տարածված) օգտագործել ավելի ցածր լարումներ, մինչդեռ արդյունաբերական նմուշների համար կարող են օգտագործվել ավելի բարձր լարումներ: Նկատի ունեցեք, որ RDS(ON) դիմադրությունը մի փոքր բարձրանում է հոսանքի հետ: RDS(ON) ռեզիստորի տարբեր էլեկտրական պարամետրերի տատանումները կարելի է գտնել արտադրողի կողմից տրամադրված տեխնիկական տվյալների թերթիկում:

 

 

 

Քայլ 3. Ջերմային պահանջների որոշում

MOSFET-ի ընտրության հաջորդ քայլը համակարգի ջերմային պահանջների հաշվարկն է: Դիզայները պետք է հաշվի առնի երկու տարբեր սցենարներ՝ ամենավատ դեպքը և իրական դեպքը: Վատագույն սցենարի հաշվարկը խորհուրդ է տրվում, քանի որ այս արդյունքը ապահովում է անվտանգության ավելի մեծ սահման և ապահովում, որ համակարգը չի խափանվի: Կան նաև որոշ չափումներ, որոնց մասին պետք է տեղյակ լինել MOSFET-ի տվյալների թերթիկում. ինչպիսիք են փաթեթավորված սարքի կիսահաղորդչային հանգույցի և շրջակա միջավայրի միջև ջերմային դիմադրությունը և միացման առավելագույն ջերմաստիճանը:

 

Սարքի միացման ջերմաստիճանը հավասար է շրջակա միջավայրի առավելագույն ջերմաստիճանին գումարած ջերմային դիմադրության և էներգիայի սպառման արդյունքը (հանգույցի ջերմաստիճան = շրջակա միջավայրի առավելագույն ջերմաստիճան + [ջերմային դիմադրություն × էներգիայի սպառում]): Այս հավասարումից կարելի է լուծել համակարգի առավելագույն հզորության սպառումը, որն ըստ սահմանման հավասար է I2 x RDS(ON): Քանի որ անձնակազմը որոշել է սարքի միջով անցնող առավելագույն հոսանքը, RDS(ON)-ը կարող է հաշվարկվել տարբեր ջերմաստիճանների համար: Կարևոր է նշել, որ պարզ ջերմային մոդելների հետ գործ ունենալիս նախագծողը պետք է հաշվի առնի նաև կիսահաղորդչային հանգույցի/սարքի պատյանի և պատյանի/միջավայրի ջերմունակությունը. այսինքն, պահանջվում է, որ տպագիր տպատախտակը և փաթեթը անմիջապես չտաքանան:

Սովորաբար, PMOSFET-ում, ներկա կլինի մակաբույծ դիոդ, դիոդի գործառույթն է կանխել աղբյուր-ջրահեռացման հակադարձ կապը, PMOS-ի համար NMOS-ի նկատմամբ առավելությունն այն է, որ դրա միացման լարումը կարող է լինել 0, իսկ լարման տարբերությունը DS լարումը շատ չէ, մինչդեռ NMOS-ը պայմանով պահանջում է, որ VGS-ը լինի շեմից մեծ, ինչը կհանգեցնի նրան, որ հսկիչ լարումը անխուսափելիորեն ավելի մեծ է, քան պահանջվող լարումը, և կլինեն անհարկի անախորժություններ: PMOS-ն ընտրվում է որպես կառավարման անջատիչ հետևյալ երկու հավելվածների համար.

 

Սարքի միացման ջերմաստիճանը հավասար է շրջակա միջավայրի առավելագույն ջերմաստիճանին գումարած ջերմային դիմադրության և էներգիայի սպառման արդյունքը (հանգույցի ջերմաստիճան = շրջակա միջավայրի առավելագույն ջերմաստիճան + [ջերմային դիմադրություն × էներգիայի սպառում]): Այս հավասարումից կարելի է լուծել համակարգի առավելագույն հզորության սպառումը, որն ըստ սահմանման հավասար է I2 x RDS(ON): Քանի որ դիզայները որոշել է սարքի միջով անցնող առավելագույն հոսանքը, RDS(ON)-ը կարող է հաշվարկվել տարբեր ջերմաստիճանների համար: Կարևոր է նշել, որ պարզ ջերմային մոդելների հետ գործ ունենալիս նախագծողը պետք է հաշվի առնի նաև կիսահաղորդչային հանգույցի/սարքի պատյանի և պատյանի/միջավայրի ջերմունակությունը. այսինքն, պահանջվում է, որ տպագիր տպատախտակը և փաթեթը անմիջապես չտաքանան:

Սովորաբար, PMOSFET-ում, ներկա կլինի մակաբույծ դիոդ, դիոդի գործառույթն է կանխել աղբյուր-ջրահեռացման հակադարձ կապը, PMOS-ի համար NMOS-ի նկատմամբ առավելությունն այն է, որ դրա միացման լարումը կարող է լինել 0, իսկ լարման տարբերությունը DS լարումը շատ չէ, մինչդեռ NMOS-ը պայմանով պահանջում է, որ VGS-ը լինի շեմից մեծ, ինչը կհանգեցնի նրան, որ հսկիչ լարումը անխուսափելիորեն ավելի մեծ է, քան պահանջվող լարումը, և կլինեն անհարկի անախորժություններ: PMOS-ն ընտրվում է որպես կառավարման անջատիչ հետևյալ երկու հավելվածների համար.

Նայելով այս շղթային՝ PGC-ի կառավարման ազդանշանը վերահսկում է՝ արդյոք V4.2-ը էներգիա է մատակարարում P_GPRS-ին, թե ոչ: Այս սխեման, աղբյուրը և արտահոսքի տերմինալները միացված չեն հակառակ կողմին, R110 և R113 գոյություն ունեն այն առումով, որ R110 հսկիչ դարպասի հոսանքը շատ մեծ չէ, R113-ը վերահսկում է նորմալ դարպասը, R113-ը բարձրանում է մինչև PMOS-ը: , բայց նաև կարող է դիտվել որպես հսկիչ ազդանշանի ձգում, երբ MCU-ի ներքին կապում և ձգում է, այսինքն՝ բաց արտահոսքի ելքը, երբ ելքը բաց է, և չի կարող վարել PMOS-ը: անջատված է, այս պահին անհրաժեշտ է միացնել արտաքին լարումը, ուստի R113 ռեզիստորը երկու դեր է խաղում: Այն կպահանջվի արտաքին լարման միջոցով, որպեսզի ձգվի, այնպես որ ռեզիստորը R113 խաղում է երկու դեր: r110-ը կարող է լինել ավելի փոքր, կարող է նաև մինչև 100 ohms: