MOSFET פּעקל סוויטשינג רער סעלעקציע און קרייַז דיאַגראַמז

דער ערשטער שריט איז צו מאַכן אַ סעלעקציע פוןMOSFETs, וואָס קומען אין צוויי הויפּט טייפּס: N-קאַנאַל און פּ-קאַנאַל. אין מאַכט סיסטעמען, MOSFETs קענען זיין קאַנסידערד ווי עלעקטריקאַל סוויטשיז. ווען אַ positive וואָולטידזש איז מוסיף צווישן די טויער און מקור פון אַ N-קאַנאַל MOSFET, זיין באַשטימען קאַנדאַקץ. בעשאַס קאַנדאַקשאַן, קראַנט קענען לויפן דורך די באַשטימען פון די פליסן צו די מקור. עס איז אַן ינערלעך קעגנשטעל צווישן די פליסן און די מקור גערופן די אויף-קעגנשטעל RDS (ON). עס מוזן זיין קלאָר אַז די טויער פון אַ MOSFET איז אַ הויך ימפּידאַנס וואָקזאַל, אַזוי אַ וואָולטידזש איז שטענדיק צוגעגעבן צו די טויער. דאָס איז דער קעגנשטעל צו ערד וואָס דער טויער איז פארבונדן צו אין די קרייַז דיאַגראַמע דערלאנגט שפּעטער. אויב די טויער איז לינקס צו דאַנגגינג, די מיטל וועט נישט אַרבעטן ווי דיזיינד און קען קער אויף אָדער אַוועק אין ומלעגאַל מאָומאַנץ, ריזאַלטינג אין פּאָטענציעל מאַכט אָנווער אין די סיסטעם. ווען די וואָולטידזש צווישן די מקור און טויער איז נול, די באַשטימען טורנס אַוועק און די קראַנט סטאַפּס פלאָוינג דורך די מיטל. כאָטש די מיטל איז אויסגעדרייט אַוועק אין דעם פונט, עס איז נאָך אַ קליין קראַנט פאָרשטעלן, וואָס איז גערופן ליקאַדזש קראַנט, אָדער IDSS.

 

 

שריט 1: קלייַבן N-קאַנאַל אָדער פּ-קאַנאַל

דער ערשטער שריט אין סאַלעקטינג די ריכטיק מיטל פֿאַר אַ פּלאַן איז צו באַשליסן צי צו נוצן אַ N-קאַנאַל אָדער פּ-קאַנאַל MOSFET. אין אַ טיפּיש מאַכט אַפּלאַקיישאַן, ווען אַ MOSFET איז גראָונדעד און די מאַסע איז פארבונדן צו דעם שטאַם וואָולטידזש, אַז MOSFET קאַנסטאַטוץ די נידעריק וואָולטידזש זייַט באַשטימען. אין אַ נידעריק וואָולטידזש זייַט באַשטימען, אַן N-קאַנאַלMOSFETזאָל זיין געוויינט רעכט צו דער באַטראַכטונג פון די וואָולטידזש פארלאנגט צו קער אַוועק אָדער קער אויף די מיטל. ווען די MOSFET איז קאָננעקטעד צו די ויטאָבוס און די מאַסע איז גראָונדעד, די הויך וואָולטידזש זייַט באַשטימען זאָל זיין געוויינט. א פּ-קאַנאַל MOSFET איז יוזשאַוואַלי געניצט אין דעם טאַפּאַלאַדזשי, ווידער פֿאַר וואָולטידזש פאָר קאַנסידעריישאַנז.

שריט 2: באַשטימען דעם קראַנט ראַנג

די רגע שריט איז צו אויסקלייַבן דעם קראַנט ראַנג פון די MOSFET. דעפּענדינג אויף די קרייַז סטרוקטור, דעם קראַנט ראַנג זאָל זיין די מאַקסימום קראַנט וואָס די מאַסע קענען וויטסטאַנד אונטער אַלע צושטאנדן. ענלעך צו דעם פאַל פון וואָולטידזש, דער דיזיינער מוזן ענשור אַז די אויסגעקליבן MOSFET קענען וויטסטאַנד דעם קראַנט ראַנג, אפילו ווען די סיסטעם דזשענערייץ ספּייק קעראַנץ. די צוויי קראַנט קאַסעס זענען קעסיידערדיק מאָדע און דויפעק ספּייקס. דער פּאַראַמעטער איז באזירט אויף די FDN304P רער DATASHEET ווי אַ רעפֿערענץ און די פּאַראַמעטערס זענען געוויזן אין די פיגור:

 

 

 

אין קעסיידערדיק קאַנדאַקשאַן מאָדע, די MOSFET איז אין אַ פעסט שטאַט ווען קראַנט פלאָוז קאַנטיניואַסלי דורך די מיטל. דויפעק ספּייקס זענען ווען אַ גרויס סומע פון ​​סערדזש (אָדער ספּייק קראַנט) פלאָוינג דורך די מיטל. אַמאָל די מאַקסימום קראַנט אונטער די באדינגונגען איז באשלאסן, עס איז פשוט אַ ענין פון גלייַך סעלעקטינג אַ מיטל וואָס קענען וויטסטאַנד דעם מאַקסימום קראַנט.

נאָך סאַלעקטינג די רייטאַד קראַנט, איר מוזן אויך רעכענען די קאַנדאַקשאַן אָנווער. אין פיר, דיMOSFETאיז נישט די ידעאַל מיטל, ווייַל אין די קאַנדאַקטיוו פּראָצעס עס וועט זיין מאַכט אָנווער, וואָס איז גערופן קאַנדאַקשאַן אָנווער. MOSFET אין די "אויף" ווי אַ בייַטעוודיק קעגנשטעל, באשלאסן דורך די מיטל ס RDS (ON), און מיט די טעמפּעראַטור און באַטייַטיק ענדערונגען. די מאַכט דיסיפּיישאַן פון די מיטל קענען זיין קאַלקיאַלייטיד פֿון Iload2 x RDS(ON), און זינט די קעגנשטעל פון די מאַכט וועריז מיט טעמפּעראַטור, די מאַכט דיסיפּיישאַן וועריז פּראַפּאָרשאַנאַל. די העכער די וואָולטידזש VGS געווענדט צו די MOSFET, די קלענערער די RDS(ON) וועט זיין; פאַרקערט, די העכער די RDS(ON) וועט זיין. פֿאַר די סיסטעם דיזיינער, דאָס איז ווו די טריידאָפס קומען אין שפּיל דיפּענדינג אויף די סיסטעם וואָולטידזש. פֿאַר פּאָרטאַטיוו דיזיינז, עס איז גרינגער (און מער געוויינטלעך) צו נוצן נידעריקער וואָולטידזש, בשעת פֿאַר ינדאַסטרי דיזיינז, העכער וואָולטידזשיז קענען זיין געוויינט. באַמערקונג אַז די RDS (ON) קעגנשטעל ריסעס אַ ביסל מיט קראַנט. ווערייישאַנז אין די פאַרשידן עלעקטריקאַל פּאַראַמעטערס פון די RDS (ON) רעסיסטאָר קענען זיין געפֿונען אין די טעכניש דאַטן בלאַט סאַפּלייד דורך דער פאַבריקאַנט.

 

 

 

טרעטן 3: באַשטימען טערמאַל רעקווירעמענץ

דער ווייַטער שריט אין סאַלעקטינג אַ MOSFET איז צו רעכענען די טערמאַל באדערפענישן פון די סיסטעם. דער דיזיינער מוזן באַטראַכטן צוויי פאַרשידענע סינעריאָוז, די ערגסט פאַל און די אמת פאַל. דער כעזשבן פֿאַר די ערגסט-פאַל סצענאַר איז רעקאַמענדיד ווייַל דער רעזולטאַט גיט אַ גרעסערע גרענעץ פון זיכערקייַט און ינשורז אַז די סיסטעם וועט נישט פאַרלאָזן. עס זענען אויך עטלעכע מעזשערמאַנץ צו זיין אַווער פון אויף די MOSFET דאַטן בלאַט; אַזאַ ווי די טערמאַל קעגנשטעל צווישן די סעמיקאַנדאַקטער קנופּ פון די פּאַקידזשד מיטל און די סוויווע, און די מאַקסימום קנופּ טעמפּעראַטור.

 

די קנופּ טעמפּעראַטור פון די מיטל איז גלייַך צו די מאַקסימום אַמביאַנט טעמפּעראַטור פּלוס די פּראָדוקט פון טערמאַל קעגנשטעל און מאַכט דיסיפּיישאַן (קנופּ טעמפּעראַטור = מאַקסימום אַמביאַנט טעמפּעראַטור + [טערמאַל קעגנשטעל × מאַכט דיסיפּיישאַן]). פֿון דעם יקווייזשאַן די מאַקסימום מאַכט דיסיפּיישאַן פון די סיסטעם קענען זיין סאַלווד, וואָס איז לויט דעפֿיניציע גלייַך צו I2 x RDS(ON). זינט די פּערסאַנעל האָבן באשלאסן די מאַקסימום קראַנט וואָס וועט פאָרן דורך די מיטל, RDS(ON) קענען זיין קאַלקיאַלייטיד פֿאַר פאַרשידענע טעמפּעראַטורעס. עס איז וויכטיק צו טאָן אַז ווען דילינג מיט פּשוט טערמאַל מאָדעלס, דער דיזיינער מוזן אויך באַטראַכטן די היץ קאַפּאַציטעט פון די סעמיקאַנדאַקטער קנופּ / מיטל פאַל און די פאַל / סוויווע; ד"ה, עס איז פארלאנגט אַז די געדרוקט קרייַז ברעט און די פּעקל זאָל נישט וואַרעם אַרויף מיד.

יוזשאַוואַלי, אַ PMOSFET, עס וועט זיין אַ פּעראַסיטיק דייאָוד פאָרשטעלן, די דייאָוד ס פֿונקציע איז צו פאַרמיידן די מקור-פליסן פאַרקערט קשר, פֿאַר PMOS, די מייַלע איבער NMOS איז אַז זייַן קער-אויף וואָולטידזש קענען זיין 0, און די וואָולטידזש חילוק צווישן די DS וואָולטידזש איז נישט פיל, בשעת די NMOS אויף צושטאַנד ריקווייערז אַז די VGS איז גרעסער ווי די שוועל, וואָס וועט פירן צו די קאָנטראָל וואָולטידזש איז ינעוואַטאַבלי גרעסער ווי די פארלאנגט וואָולטידזש, און עס וועט זיין ומנייטיק קאָנפליקט. PMOS איז אויסדערוויילט ווי די קאָנטראָל באַשטימען פֿאַר די פאלגענדע צוויי אַפּלאַקיישאַנז:

 

די קנופּ טעמפּעראַטור פון די מיטל איז גלייַך צו די מאַקסימום אַמביאַנט טעמפּעראַטור פּלוס די פּראָדוקט פון טערמאַל קעגנשטעל און מאַכט דיסיפּיישאַן (קנופּ טעמפּעראַטור = מאַקסימום אַמביאַנט טעמפּעראַטור + [טערמאַל קעגנשטעל × מאַכט דיסיפּיישאַן]). פֿון דעם יקווייזשאַן די מאַקסימום מאַכט דיסיפּיישאַן פון די סיסטעם קענען זיין סאַלווד, וואָס איז לויט דעפֿיניציע גלייַך צו I2 x RDS(ON). זינט דער דיזיינער האט באשלאסן די מאַקסימום קראַנט וואָס וועט פאָרן דורך די מיטל, RDS(ON) קענען זיין קאַלקיאַלייטיד פֿאַר פאַרשידענע טעמפּעראַטורעס. עס איז וויכטיק צו טאָן אַז ווען דילינג מיט פּשוט טערמאַל מאָדעלס, דער דיזיינער מוזן אויך באַטראַכטן די היץ קאַפּאַציטעט פון די סעמיקאַנדאַקטער קנופּ / מיטל פאַל און די פאַל / סוויווע; ד"ה, עס איז פארלאנגט אַז די געדרוקט קרייַז ברעט און די פּעקל זאָל נישט וואַרעם אַרויף מיד.

יוזשאַוואַלי, אַ PMOSFET, עס וועט זיין אַ פּעראַסיטיק דייאָוד פאָרשטעלן, די דייאָוד ס פֿונקציע איז צו פאַרמיידן די מקור-פליסן פאַרקערט קשר, פֿאַר PMOS, די מייַלע איבער NMOS איז אַז זייַן קער-אויף וואָולטידזש קענען זיין 0, און די וואָולטידזש חילוק צווישן די DS וואָולטידזש איז נישט פיל, בשעת די NMOS אויף צושטאַנד ריקווייערז אַז די VGS איז גרעסער ווי די שוועל, וואָס וועט פירן צו די קאָנטראָל וואָולטידזש איז ינעוואַטאַבלי גרעסער ווי די פארלאנגט וואָולטידזש, און עס וועט זיין ומנייטיק קאָנפליקט. PMOS איז אויסדערוויילט ווי די קאָנטראָל באַשטימען פֿאַר די פאלגענדע צוויי אַפּלאַקיישאַנז:

קוק אין דעם קרייַז, די קאָנטראָל סיגנאַל פּגק קאָנטראָלס צי וו4.2 סאַפּלייז מאַכט צו פּ_גפּרס אָדער נישט. דער קרייַז, די מקור און פליסן טערמינאַלס זענען נישט קאָננעקטעד צו די פאַרקערט, R110 און R113 עקסיסטירן אין דעם זינען אַז R110 קאָנטראָל טויער קראַנט איז נישט צו גרויס, R113 קאָנטראָל די טויער פון די נאָרמאַל, R113 ציען אַרויף צו הויך, ווי פון PMOS , אָבער אויך קענען זיין געזען ווי אַ ציען-אַרויף אויף די קאָנטראָל סיגנאַל, ווען די MCU ינערלעך פּינס און ציען-אַרויף, וואָס איז, דער רעזולטאַט פון די עפענען-פליסן ווען דער רעזולטאַט איז עפענען-פליסן, און קענען נישט פאָר די PMOS אַוועק, אין דעם צייַט, עס איז נייטיק צו ציען-אַרויף פונדרויסנדיק וואָולטידזש, אַזוי רעסיסטאָר ר113 פיעסעס צוויי ראָלעס. עס וועט דאַרפֿן אַ פונדרויסנדיק וואָולטידזש צו געבן די ציען-אַרויף, אַזוי רעסיסטאָר R113 פיעסעס צוויי ראָלעס. ר110 קענען זיין קלענערער, ​​​​צו 100 אָומז קענען אויך.