MOSFET प्याकेज स्विचिङ ट्यूब चयन र सर्किट रेखाचित्र

पहिलो चरण को चयन गर्न को लागी छMOSFETs, जुन दुई मुख्य प्रकारमा आउँछ: N- च्यानल र P- च्यानल। पावर प्रणालीहरूमा, MOSFET लाई विद्युतीय स्विचको रूपमा सोच्न सकिन्छ। जब एन-च्यानल MOSFET को गेट र स्रोत बीच सकारात्मक भोल्टेज थपिन्छ, यसको स्विच सञ्चालन हुन्छ। प्रवाहको समयमा, प्रवाह नालीबाट स्रोतमा स्विच मार्फत प्रवाह गर्न सक्छ। त्यहाँ नाली र स्रोत बीच एक आन्तरिक प्रतिरोध अवस्थित छ जसलाई अन-रेजिस्टेन्स RDS(ON) भनिन्छ। यो स्पष्ट हुनुपर्छ कि MOSFET को गेट एक उच्च प्रतिबाधा टर्मिनल हो, त्यसैले भोल्टेज सधैं गेट मा थपिएको छ। पछि प्रस्तुत गरिएको सर्किट रेखाचित्रमा गेट जोडिएको ग्राउन्डको प्रतिरोध हो। यदि गेट झुल्किएको छाडियो भने, यन्त्र डिजाइन गरिएको रूपमा काम गर्दैन र अनुपयुक्त क्षणहरूमा सक्रिय वा बन्द हुन सक्छ, जसले प्रणालीमा सम्भावित पावर हानि हुन्छ। जब स्रोत र गेट बीचको भोल्टेज शून्य हुन्छ, स्विच बन्द हुन्छ र वर्तमान यन्त्र मार्फत प्रवाह बन्द हुन्छ। यद्यपि यस बिन्दुमा उपकरण बन्द गरिएको छ, त्यहाँ अझै पनि एक सानो वर्तमान छ, जसलाई रिसाव वर्तमान, वा IDSS भनिन्छ।

 

 

चरण 1: N- च्यानल वा P- च्यानल छान्नुहोस्

डिजाइनको लागि सही यन्त्र चयन गर्ने पहिलो चरण भनेको N- च्यानल वा P- च्यानल MOSFET प्रयोग गर्ने कि नगर्ने निर्णय गर्नु हो। एक सामान्य पावर अनुप्रयोगमा, जब MOSFET ग्राउन्ड हुन्छ र लोड ट्रंक भोल्टेजमा जडान हुन्छ, त्यो MOSFET ले कम भोल्टेज साइड स्विच गठन गर्दछ। कम भोल्टेज साइड स्विचमा, एन-च्यानलMOSFETयन्त्र बन्द गर्न वा खोल्नको लागि आवश्यक भोल्टेजको विचारको कारण प्रयोग गर्नुपर्छ। जब MOSFET बसमा जोडिएको छ र लोड ग्राउन्ड गरिएको छ, उच्च भोल्टेज साइड स्विच प्रयोग गरिनु पर्छ। एक P- च्यानल MOSFET सामान्यतया यो टोपोलोजीमा प्रयोग गरिन्छ, फेरि भोल्टेज ड्राइभ विचारहरूको लागि।

चरण 2: हालको मूल्याङ्कन निर्धारण गर्नुहोस्

दोस्रो चरण MOSFET को हालको मूल्याङ्कन चयन गर्न हो। सर्किट संरचनामा निर्भर गर्दै, यो हालको मूल्याङ्कन अधिकतम वर्तमान हुनुपर्छ जुन लोडले सबै परिस्थितिहरूमा सामना गर्न सक्छ। भोल्टेजको मामला जस्तै, डिजाइनरले यो सुनिश्चित गर्नुपर्दछ कि चयन गरिएको MOSFET ले यो हालको मूल्याङ्कनलाई सामना गर्न सक्छ, प्रणालीले स्पाइक करेन्टहरू उत्पन्न गर्दा पनि। विचार गरिएका दुई वर्तमान केसहरू निरन्तर मोड र पल्स स्पाइकहरू हुन्। यो प्यारामिटर सन्दर्भको रूपमा FDN304P ट्यूब डाटाशीटमा आधारित छ र मापदण्डहरू चित्रमा देखाइएको छ:

 

 

 

निरन्तर प्रवाह मोडमा, MOSFET स्थिर अवस्थामा छ, जब करेन्ट यन्त्र मार्फत निरन्तर प्रवाह हुन्छ। पल्स स्पाइकहरू तब हुन्छन् जब त्यहाँ ठूलो मात्रामा सर्ज (वा स्पाइक करन्ट) यन्त्रबाट बग्छ। एक पटक यी सर्तहरू अन्तर्गत अधिकतम वर्तमान निर्धारण गरिसकेपछि, यो केवल एक उपकरण चयन गर्ने कुरा हो जुन यो अधिकतम वर्तमानको सामना गर्न सक्छ।

मूल्याङ्कन गरिएको वर्तमान चयन गरिसकेपछि, तपाईंले चालन हानि पनि गणना गर्नुपर्छ। व्यवहारमा, दMOSFETआदर्श उपकरण होइन, किनभने प्रवाहकीय प्रक्रियामा त्यहाँ शक्ति हानि हुनेछ, जसलाई कन्डक्शन हानि भनिन्छ। यन्त्रको RDS (ON), र तापक्रम र महत्त्वपूर्ण परिवर्तनहरूद्वारा निर्धारण गरिएको चल प्रतिरोध जस्तै "अन" मा MOSFET। यन्त्रको पावर डिसिपेसन Iload2 x RDS(ON) बाट गणना गर्न सकिन्छ, र तापक्रम अनुसार अन-प्रतिरोध भिन्न हुने हुनाले, पावर अपव्यय समानुपातिक रूपमा भिन्न हुन्छ। MOSFET मा VGS जति उच्च भोल्टेज लागू हुन्छ, RDS(ON) त्यति सानो हुनेछ; यसको विपरित RDS(ON) जति उच्च हुनेछ। प्रणाली डिजाइनरको लागि, यो जहाँ ट्रेडअफहरू प्रणाली भोल्टेजको आधारमा खेलमा आउँछन्। पोर्टेबल डिजाइनहरूको लागि, कम भोल्टेजहरू प्रयोग गर्न सजिलो (र अधिक सामान्य) छ, जबकि औद्योगिक डिजाइनहरूको लागि, उच्च भोल्टेजहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ। ध्यान दिनुहोस् कि RDS(ON) प्रतिरोध वर्तमान संग थोरै बढ्छ। RDS(ON) प्रतिरोधकको विभिन्न विद्युतीय मापदण्डहरूमा भिन्नताहरू निर्माताद्वारा आपूर्ति गरिएको प्राविधिक डेटा पानामा फेला पार्न सकिन्छ।

 

 

 

चरण 3: थर्मल आवश्यकताहरू निर्धारण गर्नुहोस्

MOSFET छनोट गर्ने अर्को चरण भनेको प्रणालीको थर्मल आवश्यकताहरूको गणना गर्नु हो। डिजाइनरले दुई फरक परिदृश्यहरू विचार गर्नुपर्छ, सबैभन्दा खराब केस र साँचो केस। सबैभन्दा खराब-केस परिदृश्यको लागि गणना सिफारिस गरिएको छ किनभने यो परिणामले सुरक्षाको ठूलो मार्जिन प्रदान गर्दछ र प्रणाली असफल हुने छैन भनेर सुनिश्चित गर्दछ। MOSFET डाटा पानामा सचेत हुन केही मापनहरू पनि छन्; जस्तै प्याकेज गरिएको यन्त्रको अर्धचालक जंक्शन र वातावरण, र अधिकतम जंक्शन तापक्रम बीचको थर्मल प्रतिरोध।

 

यन्त्रको जंक्शन तापमान अधिकतम परिवेश तापक्रम र थर्मल प्रतिरोध र शक्ति अपव्यय (जंक्शन तापमान = अधिकतम परिवेश तापमान + [थर्मल प्रतिरोध × पावर अपव्यय]) को उत्पादन बराबर छ। यस समीकरणबाट प्रणालीको अधिकतम शक्ति अपव्यय समाधान गर्न सकिन्छ, जुन परिभाषा अनुसार I2 x RDS(ON) को बराबर हो। जबकी कर्मचारीहरूले यन्त्रबाट गुजरने अधिकतम करेन्ट निर्धारण गरेका छन्, RDS(ON) विभिन्न तापक्रमहरूको लागि गणना गर्न सकिन्छ। यो नोट गर्न महत्त्वपूर्ण छ कि साधारण थर्मल मोडेलहरूसँग व्यवहार गर्दा, डिजाइनरले अर्धचालक जंक्शन / उपकरण केस र केस / वातावरणको ताप क्षमतालाई पनि विचार गर्नुपर्छ; अर्थात्, यो आवश्यक छ कि छापिएको सर्किट बोर्ड र प्याकेज तुरुन्तै न्यानो हुँदैन।

सामान्यतया, एक PMOSFET, त्यहाँ एक परजीवी डायोड उपस्थित हुनेछ, डायोडको प्रकार्य स्रोत-नाली रिभर्स जडान रोक्न हो, PMOS को लागी, NMOS को फाइदा यो हो कि यसको टर्न-अन भोल्टेज 0 हुन सक्छ, र भोल्टेज बीचको भिन्नता। DS भोल्टेज धेरै छैन, जबकि NMOS को शर्तमा VGS थ्रेसहोल्ड भन्दा ठूलो हुन आवश्यक छ, जसले नियन्त्रण भोल्टेज अनिवार्य रूपमा आवश्यक भोल्टेज भन्दा ठूलो छ, र त्यहाँ अनावश्यक समस्या हुनेछ। PMOS लाई निम्न दुई अनुप्रयोगहरूको लागि नियन्त्रण स्विचको रूपमा छनोट गरिएको छ:

 

यन्त्रको जंक्शन तापमान अधिकतम परिवेश तापक्रम र थर्मल प्रतिरोध र शक्ति अपव्यय (जंक्शन तापमान = अधिकतम परिवेश तापमान + [थर्मल प्रतिरोध × पावर अपव्यय]) को उत्पादन बराबर छ। यस समीकरणबाट प्रणालीको अधिकतम शक्ति अपव्यय समाधान गर्न सकिन्छ, जुन परिभाषा अनुसार I2 x RDS(ON) को बराबर हो। डिजाईनरले यन्त्र मार्फत जाने अधिकतम वर्तमान निर्धारण गरेको हुनाले, RDS(ON) लाई विभिन्न तापक्रमका लागि गणना गर्न सकिन्छ। यो नोट गर्न महत्त्वपूर्ण छ कि साधारण थर्मल मोडेलहरूसँग व्यवहार गर्दा, डिजाइनरले अर्धचालक जंक्शन / उपकरण केस र केस / वातावरणको ताप क्षमतालाई पनि विचार गर्नुपर्छ; अर्थात्, यो आवश्यक छ कि छापिएको सर्किट बोर्ड र प्याकेज तुरुन्तै न्यानो हुँदैन।

सामान्यतया, एक PMOSFET, त्यहाँ एक परजीवी डायोड उपस्थित हुनेछ, डायोडको प्रकार्य स्रोत-नाली रिभर्स जडान रोक्न हो, PMOS को लागी, NMOS को फाइदा यो हो कि यसको टर्न-अन भोल्टेज 0 हुन सक्छ, र भोल्टेज बीचको भिन्नता। DS भोल्टेज धेरै छैन, जबकि NMOS को शर्तमा VGS थ्रेसहोल्ड भन्दा ठूलो हुन आवश्यक छ, जसले नियन्त्रण भोल्टेज अनिवार्य रूपमा आवश्यक भोल्टेज भन्दा ठूलो छ, र त्यहाँ अनावश्यक समस्या हुनेछ। PMOS लाई निम्न दुई अनुप्रयोगहरूको लागि नियन्त्रण स्विचको रूपमा छनोट गरिएको छ:

यो सर्किट हेर्दै, नियन्त्रण संकेत PGC ले V4.2 P_GPRS लाई शक्ति आपूर्ति गर्छ कि गर्दैन भनेर नियन्त्रण गर्दछ। यो सर्किट, स्रोत र ड्रेन टर्मिनलहरू रिभर्ससँग जोडिएका छैनन्, R110 र R113 यस अर्थमा अवस्थित छन् कि R110 नियन्त्रण गेट प्रवाह धेरै ठूलो छैन, R113 ले सामान्यको गेटलाई नियन्त्रण गर्दछ, R113 पुल-अप उच्च, PMOS को रूपमा। , तर यो पनि कन्ट्रोल सिग्नलमा पुल-अपको रूपमा देख्न सकिन्छ, जब MCU आन्तरिक पिन र पुल-अप, अर्थात्, ओपन-ड्रेनको आउटपुट जब आउटपुट ओपन-ड्रेन हुन्छ, र PMOS ड्राइभ गर्न सक्दैन। बन्द, यस समयमा, पुल-अप दिइएको बाह्य भोल्टेज आवश्यक छ, त्यसैले प्रतिरोधक R113 दुई भूमिका खेल्छ। यसलाई पुल-अप दिनको लागि बाह्य भोल्टेज चाहिन्छ, त्यसैले प्रतिरोधक R113 ले दुई भूमिका खेल्छ। r110 सानो हुन सक्छ, 100 ohms मा पनि हुन सक्छ।