Jak fungují MOSFETy s rozšířeným balíčkem

Při navrhování spínaného zdroje nebo obvodu pohonu motoru pomocí zapouzdřených MOSFETů většina lidí zvažuje odpor MOS, maximální napětí atd., maximální proud atd., a je mnoho těch, kteří berou v úvahu pouze tyto faktory. Takové obvody mohou fungovat, ale nejsou vynikající a nejsou povoleny jako formální návrhy produktů.

Následuje malé shrnutí základů MOSFET aMOSFETbudičových obvodů, na které odkazuji řadu zdrojů, ne všechny původní. Včetně představení MOSFETů, charakteristik, pohonu a aplikačních obvodů. Balení MOSFET typů a spojení MOSFET je FET (další JFET), lze jej vyrobit do rozšířeného nebo ochuzeného typu, P-kanál nebo N-kanál, celkem čtyři typy, ale skutečná aplikace pouze vylepšeného N-kanálového MOSFETu a vylepšeného P -kanál MOSFET, tak obvykle označovaný jako NMOS, nebo PMOS se odkazuje na tyto dva druhy.

Pokud jde o to, proč nepoužít MOSFETy typu vyčerpání, nedoporučuje se dostat se na dno. Pro tyto dva typy vylepšených MOSFETů se NMOS častěji používá kvůli nízkému odporu a snadné výrobě. Takže aplikace přepínání napájení a motorového pohonu obecně používají NMOS. následující úvod, ale i dalšíNMOS-založené.

MOSFETy mají parazitní kapacitu mezi třemi piny, která není potřeba, ale kvůli omezením výrobního procesu. Existence parazitní kapacity při návrhu nebo výběru budicího obvodu může být určitým problémem, ale neexistuje způsob, jak se vyhnout, a pak je podrobně popsán. Jak můžete vidět na schématu MOSFET, mezi kolektorem a zdrojem je parazitní dioda.

To se nazývá dioda těla a je důležité při řízení indukčních zátěží, jako jsou motory. Mimochodem, tělová dioda je přítomna pouze v jednotlivýchMOSFETya obvykle není přítomen uvnitř čipu integrovaného obvodu. MOSFET ON CharacteristicsOn znamená, že funguje jako spínač, což je ekvivalentní sepnutí spínače.

Vlastnosti NMOS, povedou Vgs větší než určitá hodnota, vhodné pro použití v případě, kdy je zdroj uzemněn (low-end drive), pokud je napětí brány 4V nebo 10V. PMOS charakteristiky, Vgs menší než určitá hodnota povede, vhodné pro použití v případě, kdy je zdroj připojen k VCC (high-end drive). Ačkoli lze PMOS snadno použít jako špičkový ovladač, NMOS se obvykle používá ve špičkových ovladačích kvůli velkému odporu, vysoké ceně a několika náhradním typům.

Balení Ztráta spínací elektronky MOSFET, ať už je to NMOS nebo PMOS, po vedení existuje odpor, takže proud bude spotřebovávat energii v tomto odporu, tato část spotřebované energie se nazývá ztráta vedení. Volba MOSFETu s malým odporem při zapnutí sníží ztrátu vedení. V dnešní době se odpor malých výkonových tranzistorů MOSFET obecně pohybuje kolem desítek miliohmů a k dispozici je také několik miliohmů. MOS nesmí být dokončen v okamžiku, kdy vede a přeruší se. Napětí na obou stranách MOS má Proces snižování a proud, který jím protéká, má proces zvyšování. Během této doby je ztráta MOSFETu součinem napětí a proudu, který se nazývá spínání ztráta. Obvykle je spínací ztráta mnohem větší než ztráta vedení a čím vyšší je spínací frekvence, tím větší je ztráta. Součin napětí a proudu v okamžiku vedení je velmi velký, což má za následek velké ztráty.

Zkrácení spínací doby snižuje ztráty při každém vedení; snížení spínací frekvence snižuje počet sepnutí za jednotku času. Oba tyto přístupy mohou snížit spínací ztráty. Součin napětí a proudu v okamžiku vedení je velký a výsledná ztráta je také velká. Zkrácení spínací doby může snížit ztráty při každém vedení; snížení spínací frekvence může snížit počet sepnutí za jednotku času. Oba tyto přístupy mohou snížit spínací ztráty. Řízení Ve srovnání s bipolárními tranzistory se obecně má za to, že k zapnutí zabaleného MOSFETu není potřeba žádný proud, pokud je napětí GS nad určitou hodnotou. To je snadné, ale potřebujeme také rychlost. Strukturu zapouzdřeného MOSFETu lze vidět v přítomnosti parazitní kapacity mezi GS, GD a řízení MOSFETu je ve skutečnosti nabíjení a vybíjení kapacity. Nabíjení kondenzátoru vyžaduje proud, protože okamžité nabíjení kondenzátoru lze považovat za zkrat, takže okamžitý proud bude větší. První věc, kterou je třeba poznamenat při výběru/návrhu měniče MOSFET, je velikost okamžitého zkratového proudu, který může být poskytnut.

Druhou věcí, kterou je třeba poznamenat, je, že obecně používané v high-endových jednotkách NMOS musí být napětí hradla při zapnutí větší než napětí zdroje. High-end Drive MOSFET vodivost zdroje napětí a odvodňovací napětí (VCC) stejné, takže hradlové napětí než VCC 4 V nebo 10 V. Pokud ve stejném systému, abychom získali větší napětí než VCC, musíme se specializovat na posilovací obvody. Mnoho motorových ovladačů má integrovaná nabíjecí čerpadla, je důležité si uvědomit, že byste měli zvolit vhodnou externí kapacitu, abyste získali dostatečný zkratový proud pro řízení MOSFETu. V zapnutém napětí MOSFETu se běžně používá 4V nebo 10V, samozřejmě, návrh musí mít určitou rezervu. Čím vyšší je napětí, tím vyšší je rychlost v zapnutém stavu a tím nižší je odpor v zapnutém stavu. V dnešní době se v různých oblastech používají MOSFETy s menším napětím v zapnutém stavu, ale v 12V automobilových elektronických systémech obecně stačí 4V v zapnutém stavu. Hnací obvod MOSFET a jeho ztráta.