1. Įvadas

MOSFET būna keturių skirtingų tipų. Jie gali būti stiprinimas arba išeikvojimas režimas, ir jie gali būti N-kanalas arba p-kanalas. Esame suinteresuoti tik n-kanalo stiprinimo režimo MOSFETs, ir jie bus vieninteliai kalbėjo apie nuo dabar. Taip pat yra logikos lygio MOSFET ir įprastus MOSFET. Mes galime naudoti bet kurį tipą.

Šaltinis terminalas yra paprastai neigiamas, ir išleidimo yra teigiamas (pavadinimai kreiptis į šaltinį ir nutekėjimo elektronų). Aukščiau pateiktoje schemoje rodo diodas prijungtas visoje MOSFET. Tai diodas yra vadinamas "vidinis diodas", nes jis yra integruotas į silicio struktūros MOSFET. Tai, kaip galios MOSFET yra sukurtas silicio sluoksnių pasekmė, ir gali būti labai naudinga. Daugeliu MOSFET architektūros, jis įvertintas ne pats dabartinis kaip pati MOSFET.

2. Nurodykite MOSFET.

Išnagrinėti MOSFETs parametrus, ji yra naudinga turėti pavyzdį lapą į rankas. Spauskite čia atidaryti lapą už INTERNATIONAL RECTIFIER IRF3205, kuri mums bus nuoroda į. Pirmiausia mes turime eiti per kai svarbiausius parametrus, kad mes bus susiję su.

2.1. MOSFET parametrai

Dėl pasipriešinimo R_{DS (ON).}
Tai yra tarp šaltinio ir nutekėjimo terminalų varža, kai MOSFET yra įjungtas visiškai ant.

Didžiausia nutekėjimo srovė, I_{D (MAx).}
Tai yra didžiausia srovė, MOSFET gali stovėti pereinant iš nutekėjimo šaltinį. Tai daugiausia lemia pakuotės ir RDS (on).

Galios išsklaidymas, P_d.
Tai yra maksimali galia tvarkymo pajėgumus MOSFET, kuris labai priklauso nuo pakuotės tipo jis yra per.

Linijinis Mažo galingumo veiksnys.
Tai kiek maksimalus sklaidos galios parametras anksčiau, turi būti sumažintas vienam ° C, nes temperatūra pakyla virš 25ºC.

Lavinos energija E_A
Tai kiek energijos MOSFET gali atlaikyti pagal lavinų sąlygomis. Lavina atsitinka, kai maksimali nutekėjimo iki šaltinio įtampa viršijama, ir dabartinis skuba per MOSFET. Tai neturi sukelti nuolatinę žalą tol, kol energetikos (elektros x laikas) lavina neviršija maksimalios.

Didžiausio diodo atkūrimas, dv / dt
Tai, kaip greitai vidinis diodas gali pereiti nuo išjungimo būsenos (pakeisti šališkas), kad dėl valstybės (atlikti). Tai priklauso nuo to, kiek įtampos buvo per jį, kol jis įjungtas. Taigi imtis laikas t = (atvirkštinis įtampa / piko diodas atkūrimas).

Dlietaus iki šaltinio gedimo įtampa, V_DSS.
Tai yra ne daugiau kaip įtampa, kuri gali būti dedamas nuo nutekėjimo šaltinio, kai MOSFET yra išjungtas.

Šiluminė varža, θ_jc.
Daugiau informacijos apie šiluminės varžos, pateikta skyriuje apie radiatoriai.

Vartų slenksčio įtampa, V._{VVP (-oji)}
Tai yra minimali reikiama įtampa tarp užtūros ir kodo terminalų įjungti MOSFET apie. Tai reikės daugiau nei tai, kad jį visiškai ant.

Persiuntimo laidumas, g_fs
Kadangi vartai kodo įtampa padidėjo, kai MOSFET tik pradeda įjungti, ji turi gana tiesinė priklausomybė tarp VGS ir nusausinkite srovės. Šis parametras yra tiesiog (ID / Vgs) šiuo linijiniu skyriuje.

Įvesties talpa, C._ISS
Tai yra grupuojami talpa tarp vartų terminalo ir ištakos ir santakos terminalus. Talpos į kanalizaciją yra svarbiausia.

Yra išsamesnis įvadas į MOSFETs į "International Rectifier Acrobat (PDF) dokumente Galia MOSFET pagrindai. Tai paaiškina, kai kai kurie parametrai yra kilę iš MOSFET statybos.

2.2. Padaryti pasirinkimą

Energijos ir šilumos

Maitinimo kad MOSFET turės susidurti su viena iš pagrindinių lemiamų veiksnių. Maitinimo išsklaidoma į MOSFET yra per jį įtampa kartų srovės vyksta per ją. Net jeigu jis yra perjungimo daug galios, tai turėtų būti gana maža, nes arba per jį įtampa yra labai mažas (jungiklis - MOP yra), ar dabartinė išgyvena tai yra labai mažas (jungiklis yra atvira - MOP yra išjungtas). Skersai MOSFET, kai ji yra įtampa bus MOSFET varža, RDS (on) laikais dabartinė vyksta nuodugnus jis. Šis pasipriešinimas, RDSon, geros energijos MOSFETs bus mažesnė nei 0.02 omų. Tada galia išsisklaido į MOSFET yra:

Norėdami gauti 40 amperų, RDSon iš 0.02 omų srovės, ši galia yra 32 vatų. Be radiatoriaus, MOSFET būtų perdega išsklaidyti šį daug energijos. Nurodykite radiatoriaus yra tema savaime, kuris yra, kodėl yra skyrius, skirtas jai: radiatoriai.

On-varža yra ne tik priežastis Galios sklaida MOSFET. Kitas šaltinis atsiranda, kai MOSFET yra perjungimo tarp valstybių. Per trumpą laiką, MOSFET yra pusė ant ir pusė išjungtas. Pagal tą patį pavyzdį skaičiai, kaip nurodyta aukščiau, dabartinis gali būti už pusę vertės, 20 amperų, ir įtampa gali būti už pusę vertės, 6 voltų tuo pačiu metu. Dabar galia išsisklaido yra 20 × 6 = 120 vatų. Tačiau MOSFET tik išsklaidyti šį trumpą laiką, kad MOSFET yra Perjungimas tarp valstybių. Todėl vidutinės galios sklaida sukelia tai yra daug mažiau, ir priklauso nuo santykinės kartų MOSFET yra komutatorius ir ne perjungimo. Vidutinė išsklaidymo yra apskaičiuojamas pagal formulę:

2.3. Pavyzdys:

Problema MOSFET įjungiamas ne 20kHz ir trunka 1 mikrosekundžių perjungti narių (ant atjungtos, o ne į ON). Maitinimo įtampa yra 12v ir dabartinis 40 amperų. Apskaičiuokite vidutinį perjungimo galios nuostolius, darant prielaidą, įtampos ir srovės yra ne puse vertybių per perjungimo laikotarpį.

Sprendimas: Tuo 20kHz, yra MOP perjungimo įvykis kas 25 mikrosekundžių (jungiklis ant kiekvieno 50 mikrosekundžių, o išjungti kas 50 mikrosekundžių). Todėl perjungimo laiko bendro laiko santykis yra 1 / 25 = 0.04. Maitinimo išsklaidymo perjungiant yra (12v / 2) X (40A / 2) = 120 vatų. Todėl vidutinis perjungimo praradimas yra 120W x 0.04 = 4.8 vatų.

Bet sklaidos galios aukščiau apie 1 vatų reikia, kad MOSFET montuojamas ant radiatoriaus. Baterijos MOSFET būna pakuočių įvairove, bet paprastai turi metalinį skirtuką, kuris yra dedamas prieš radiatoriaus, ir yra naudojamas atlikti šilumos iš MOSFET puslaidininkių.

Maitinimo tvarkymas pakuotės be papildomo radiatoriaus yra labai mažas. Dėl kai kurių MOSFETs, metalo klavišą "Tab" yra prijungtas viduje į vieną iš MOSFETs terminalų - Paprastai nutekėjimo. Tai trūkumas, nes tai reiškia, kad jūs negalite tilptų daugiau nei vieną MOSFET prie radiatoriaus be elektros izoliacijos MOSFET paketą iš metalo radiatoriaus. Tai galima padaryti su plonu žėručio lakštai dedamas tarp paketo ir radiatoriaus. Kai MOSFET turi paketą izoliuota nuo terminalų, kas yra geriau. Tuo dienos pabaigos jūsų sprendimas gali būti grindžiamas kaina, tačiau!

2.3.1. nutekėjimo srovė

MOSFET paprastai reklamuojami jų didžiausias išleidimo srovės. Reklamos trumpą tekstą ir funkcijos sąrašas ant lapo priekyje gali pacituoti nuolatinį nutekėjimo srovę, id, iš 70 amperų, ir impulsinę nutekėjimo srovę 350 amperų. Jūs turite būti labai atsargūs su šiais skaičiais. Jie nėra bendro vidurkio vertės, tačiau maksimali MOSFET atliks geriausiomis įmanomomis sąlygomis. Norėdami pradėti, jie paprastai cituojamas naudoti esant paketo temperatūra 25 ºC temperatūroje. Labai tikėtina, kai jūs artimųjų 70 amperų, kad byla dar bus 25ºC! Į lape turėtų būti kaip šis skaičius derates didėjant temperatūrai grafikas.

Impulsinio nutekėjimo srovė visada cituojamas pagal perjungimo sąlygas su perjungimo laikais labai mažas raštu ne puslapio apačioje! Tai gali būti maksimalus impulsų plotis šimtų mikrosekundžių pora, ir ciklas (procentais nuo laiko OFF) tik iš 2%, o tai nėra labai praktiškas. Norėdami gauti daugiau informacijos apie dabartinę reitingai MOSFETs, turi šiuo INTERNATIONAL RECTIFIER dokumento išvaizdą.

Jei negalite rasti vieną MOSFET su pakankamai aukštą maksimalų nutekėjimo srovė, tada jūs galite prijungti daugiau nei vieną vienu metu. Žiūrėti vėliau dėl informacijos apie tai, kaip tai padaryti.

2.3.2. greitis

Jums bus naudojantis MOSFET į perjungimo režimo kontroliuoti variklių greitį. Kaip matėme anksčiau, tuo ilgiau kad MOSFET yra tos valstybės, kurioje jis yra nei ant nei išjungti, daugiau galios bus išsklaidyti. Kai MOSFETs greičiau nei kiti. Dauguma šiuolaikinių tie lengvai būti pakankamai greitai pereiti prie kelių dešimčių kHz, nes tai yra beveik visada, kaip jie naudojami. Dėl puslapio 2 iš lapo, jūs turėtumėte pamatyti parametrai įjungimo uždelsimo laikas, pakilimo laiku, išjungimui vėlinimo trukmės ir Fall Time. Jei visa tai yra susumuojami, jis duos jums apytikslę minimalų stačiakampės bangos laikotarpį, kuris gali būti naudojamas įjungti šį MOSFET: 229ns. Tai sudaro 4.3MHz dažnį. Atkreipkite dėmesį, kad būtų gauti labai karšta, nors, nes ji praleidžia savo daug laiko per valstybės perjungimo.

3. Dizainas pavyzdys

Kažkiek kaip naudoti parametrus ir grafikus per lape idėją, mes galėsime eiti per dizaino pavyzdžiui:
Problema: Visas tiltas greičio reguliatorius grandinės yra skirtos kontroliuoti 12v variklį. Perjungimo dažnis turi būti didesnis nei varžovams ribos (20kHz). Variklio turi bendrą atsparumą 0.12 omų. Pasirinkite tinkamus MOSFETs už tilto grandinės, per protingą kainą ribos, ir pasiūlyti jokios heatsinking, kurių gali prireikti. Aplinkos temperatūra yra laikoma 25ºC.

Sprendimas: Leidžia turėti bent IRF3205 pažvelgti ir pamatyti, jei ji yra tinkama. Pirma nutekėjimo Dabartinis reikalavimas. Tuo kiosko, variklis imsis 12v / 0.12 omų = 100 amperų. Mes pirma padaryti spėti per sandūros temperatūrai, bent 125ºC Turime rasti ką maksimalus nutekėjimo srovė yra ne 125ºC pirmas. Iš paveiksle 9 grafikas rodo, kad ne 125ºC, maksimalus nutekėjimo srovė yra apie 65 amperų. Todėl 2 IRF3205s lygiagrečiai turėtų būti pajėgi šiuo klausimu.

Kiek elektros energijos bus du lygiagretūs MOSFET būti išsklaidyti? Pradėkime su sklaidos galios, o dėl ir variklio sustojo, ar tik pradedate. Tai yra dabartinė kvadrato kartus ant atsparumo. Kas yra RDS (on) ne 125ºC? 4 paveikslas rodo, kaip ji Sumažintai iš savo pirmajame puslapyje vertės 0.008 omų, iki maždaug 1.6 faktorius. Todėl mes manome, RDS (on) bus 0.008 x 1.6 = 0.0128. Todėl NA = 50 x 50 x 0.0128 = 32 vatų. Kiek laiko bus variklis bus arba įstrigo arba pradedant? Tai neįmanoma pasakyti, todėl turėsime atspėti. 20% laiko yra gana konservatyvi skaičius - tai gali būti daug mažiau. Nes teisę sukelia šilumą, ir šilumos laidumo yra gana lėtas procesas, nutraukti elektros energijos išsklaidymo poveikis linkęs gauti vidutiniškai per gana ilgo laiko, prie sekundžių regione. Todėl mes galime Mažinti dydžio išmokos maitinimo reikalavimas cituojamą 20%, atvykti į vidutinę elektros energijos išsklaidymo 32W x 20% = 6.4W.

Dabar mes turime pridėti galią išsklaidomą dėl perjungimo. Tai bus daroma kilimo metu ir rudenį kartus, kurios yra kotiruojamos elektrinės charakteristikos lentelę 100ns ir 70ns atitinkamai. Darant prielaidą, kad MOSFET vairuotojas gali tiekti pakankamai srovės įvykdyti šių figūrų reikalavimus (vartų atsparumas 2.5 omų = impulso išėjimo pavaros srovės 12v / 2.5 omų = 4.8 amperų diskas šaltinio), tada perjungimo trukmę santykis pastovus būsenos laikas yra 170ns * 20kHz = 3.4mW kuris yra negligable. Šie įjungimo-išjungimo laikus yra šiek tiek žalios, tačiau daugiau informacijos apie įjungimo-išjungimo laikai, rasite čia.

Dabar kas yra perjungimo reikalavimai? MOSFET vairuotojas laivas mes naudojame bus susidoroti su dauguma iš jų, bet jos verta patikrinti. Ruožtu ant įtampos, Vgs (-oji), iš 3 pav grafikai yra šiek tiek daugiau nei 5 voltų. Mes jau matėme, kad vairuotojas turėtų galėti šaltinis 4.8 amperų labai trumpą laiką.

Dabar ką apie radiatoriaus. Jei norite, galite perskaityti skyrių radiatoriai prieš šiame skyriuje. Mes norime išlaikyti temperatūrą puslaidininkių sandūros žemiau 125ºC, ir mes buvo pasakyta, kad aplinkos temperatūra yra 25ºC. Todėl, su MOSFET išsklaidymo 6.4W vidutiniškai, bendra šiluminė varža turi būti mažesnė nei (125 - 25) / 6.4 = 15.6 ° C / W. Šiluminė varža nuo sankryžos iki atveju sudaro iki 0.75 ° C / W tai, tipiškas atvejis Aušintuvas vertybių (naudojant terminio junginys) yra 0.2 ° C / W, o tai palieka 15.6 - 0.75 - 0.2 = 14.7 ºC / W pati radiatoriaus. Radiatoriai šio θjc verte, yra gana mažas ir pigus. Dėmesį, kad ta pati, radiatoriaus gali būti naudojamas tiek MOSFETs į, ar į kurį iš į H- tilto apkrovos dešinėje kairėje, nes šie du MOSFETs niekada tiek tuo pačiu metu, ir todėl gali niekada tiek būti išsklaidymo galią tuo pačiu metu. Iš jų atvejai turi būti elektriškai izoliuoti tačiau. Žr radiatoriai puslapį daugiau informacijos apie reikiamo elektros izoliacijos.

4. MOSFET Drivers

Norėdami įjungti maitinimo MOSFET ant, vartai terminalas turi būti nustatyta įtampa bent 10 voltų didesnis nei šaltinio terminalo (apie 4 voltų logika lygio MOSFETs). Tai patogiai virš VGS (TH) parametrą.

Vienas bruožas galios MOSFETs yra tai, kad jie turi didelį benamių talpos tarp vartų ir kitų terminalų, CISS. To pasekmė yra ta, kai impulso prie vartų terminalą atvyksta, ji pirmiausia turi imti šį talpos iki prieš vartų įtampa gali pasiekti 10 voltų reikalingas. Vartai terminalas tada efektyviai veikia imtis srovė. Todėl grandinė, kuri vairuoja vartai terminalas turėtų būti pajėgi tiekti pakankamą srovę, todėl benamių talpa gali būti taip greitai įkrauti iki kaip įmanoma. Geriausias būdas tai padaryti yra naudoti specialų MOP vairuotojo lustą.

Yra MOSFET vairuotojo lustai daug galima gauti iš kelių bendrovių. Kai kurie parodė su nuorodomis į šios lentelės duomenų lape. Kai reikia MOSFET šaltinio terminalo būti pagrįstas (žemesnių 2 MOSFETs į visą tilto ar tiesiog paprastą perjungimo grandinė). Kai kurie gali vairuoti MOSFET su aukštesniu įtampos šaltinio. Jos turi on-chip Charge Pump, tai reiškia, jie gali generuoti 22 voltų, reikalingų paversti viršutinę MOSFET visą brifge toliau. TDA340 net kontroliuoja swicthing seka jus. Kai kurie gali tiekti kiek 6 amperų srovės, kaip per labai trumpą impulso įkrauti į benamių vartai talpos.

Daugiau informacijos apie MOSFETs ir kaip juos vairuoti, International Rectifier turi techninių dokumentų dėl jų HEXFET diapazone čia rinkinį.

Dažnai pamatysite mažą vertės rezistorius tarp MOSFET vairuotojo ir MOSFET vartai terminalą. Tai sudrėkinti žemyn jokių skambėjimo virpesius sukelia švino induktyvumas ir vartų talpa, kurios priešingu atveju gali viršyti didžiausią įtampą leidžiama vartų terminalą. Ji taip pat sulėtina greitį, kuriuo MOSFET įsijungia ir išsijungia. Tai gali būti naudinga, jei būdingos diodų MOSFET nereikia įjungti pakankamai greitai. Daugiau informacijos apie tai galima rasti INTERNATIONAL RECTIFIER techninių dokumentų.

5. Lygiagrečios MOSFET

MOSFET gali būti dedamas lygiagrečiai gerinti dabartinę tvarkymo pajėgumus. Tiesiog prisijungti prie vartų, ištakos ir santakos terminalus kartu. Bet MOSFETs skaičius gali būti lygiagrečiai aukštyn, tačiau atkreipkite dėmesį, kad vartai talpa išauga iki kaip jums lygiagrečiai daugiau MOSFETs, ir galiausiai MOSFET vairuotojas negalės juos vairuoti. Atkreipkite dėmesį, kad jūs negalite parellel dvipolių tranzistorių kaip šis. Už šios priežastys yra aptariami techninio popieriaus čia.

Ankstesnis:Kas yra MOSFET, ką jis atrodo ir kaip jis veikia?

Kitas:FMUSER X01 FM siųstuvas Brings radijo karo nuniokotame sritys

Palik žinutę

Žinučių sąrašas

Komentarai Kraunasi ...