Ako fungujú MOSFETy s rozšíreným balíkom

Pri navrhovaní spínaného napájacieho zdroja alebo obvodu pohonu motora pomocou zapuzdrených MOSFETov väčšina ľudí zvažuje odpor MOS, maximálne napätie atď., maximálny prúd atď., a je veľa ľudí, ktorí berú do úvahy iba tieto faktory. Takéto obvody môžu fungovať, ale nie sú vynikajúce a nie sú povolené ako formálne návrhy produktov.

Nasleduje malé zhrnutie základov MOSFET aMOSFETobvody budiča, na ktoré odkazujem množstvo zdrojov, nie všetky pôvodné. Vrátane zavedenia MOSFETov, charakteristík, pohonných a aplikačných obvodov. Balenie MOSFET typov a spojov MOSFET je FET (ďalší JFET), môže byť vyrobený do vylepšeného alebo vyčerpaného typu, P-kanál alebo N-kanál, celkovo štyri typy, ale skutočná aplikácia iba vylepšeného N-kanálového MOSFET a vylepšeného P -kanálový MOSFET, zvyčajne označovaný ako NMOS, alebo PMOS označuje tieto dva druhy.

Pokiaľ ide o to, prečo nepoužiť MOSFETy typu vyčerpania, neodporúča sa dostať sa na dno. Pre tieto dva typy vylepšených MOSFETov sa NMOS častejšie používa kvôli nízkemu odporu a ľahkej výrobe. Takže aplikácie spínaného zdroja napájania a pohonu motora vo všeobecnosti používajú NMOS. nasledujúci úvod, ale aj viacNMOS-založené.

MOSFETy majú parazitnú kapacitu medzi tromi kolíkmi, ktorá nie je potrebná, ale kvôli obmedzeniam výrobného procesu. Existencia parazitnej kapacity v konštrukcii alebo výbere obvodu pohonu môže byť nejaký problém, ale neexistuje spôsob, ako sa tomu vyhnúť, a potom je podrobne popísaný. Ako môžete vidieť na schéme MOSFET, medzi kolektorom a zdrojom je parazitná dióda.

Toto sa nazýva dióda tela a je dôležité pri poháňaní indukčných záťaží, ako sú motory. Mimochodom, dióda tela je prítomná iba v jednotlivýchMOSFETya zvyčajne nie je prítomný vo vnútri čipu integrovaného obvodu.MOSFET ON CharacteristicsOn znamená, že funguje ako spínač, čo je ekvivalentné zopnutie spínača.

Charakteristiky NMOS, povedie Vgs väčšie ako určitá hodnota, vhodné pre použitie v prípade, keď je zdroj uzemnený (low-end drive), pokiaľ je hradlové napätie 4V alebo 10V. Charakteristiky PMOS, povedie Vgs menej ako určitá hodnota, vhodné na použitie v prípade, keď je zdroj pripojený k VCC (high-end drive). Napriek tomu, že PMOS možno ľahko použiť ako špičkový ovládač, NMOS sa zvyčajne používa v špičkových ovládačoch kvôli veľkému odporu, vysokej cene a niekoľkým typom výmeny.

Balenie Strata spínacej trubice MOSFET, či už je to NMOS alebo PMOS, po vedení existuje odpor, takže prúd spotrebuje energiu v tomto odpore, táto časť spotrebovanej energie sa nazýva strata vedenia. Výber MOSFET s malým odporom zníži stratu vedenia. V súčasnosti je odpor malého výkonu MOSFET vo všeobecnosti okolo desiatok miliohmov a k dispozícii je aj niekoľko miliohmov. MOS nesmie byť dokončený v okamihu, keď vedie a preruší sa. Napätie na oboch stranách MOS má Proces klesania a prúd, ktorý ním preteká, má proces zvyšovania. Počas tejto doby je strata MOSFETu súčinom napätia a prúdu, čo sa nazýva spínanie stratu. Zvyčajne je strata pri spínaní oveľa väčšia ako strata vo vedení a čím rýchlejšia je frekvencia spínania, tým väčšia je strata. Súčin napätia a prúdu v okamihu vedenia je veľmi veľký, čo vedie k veľkým stratám.

Skrátenie spínacieho času znižuje stratu pri každom vedení; zníženie frekvencie spínania znižuje počet prepnutí za jednotku času. Oba tieto prístupy môžu znížiť spínacie straty. Súčin napätia a prúdu v okamihu vedenia je veľký a výsledná strata je tiež veľká. Skrátenie spínacieho času môže znížiť stratu pri každom vedení; zníženie frekvencie spínania môže znížiť počet prepnutí za jednotku času. Oba tieto prístupy môžu znížiť spínacie straty. Riadenie V porovnaní s bipolárnymi tranzistormi sa všeobecne verí, že na zapnutie MOSFETu nie je potrebný žiadny prúd, pokiaľ je napätie GS nad určitou hodnotou. Je to jednoduché, potrebujeme však aj rýchlosť. Štruktúru zapuzdreného MOSFETu je možné vidieť v prítomnosti parazitnej kapacity medzi GS, GD a riadenie MOSFETu je v skutočnosti nabíjanie a vybíjanie kapacity. Nabíjanie kondenzátora vyžaduje prúd, pretože okamžité nabíjanie kondenzátora môže byť vnímané ako skrat, takže okamžitý prúd bude väčší. Prvá vec, ktorú si treba všimnúť pri výbere/návrhu ovládača MOSFET, je veľkosť okamžitého skratového prúdu, ktorý môže byť poskytnutý.

Druhou vecou, ​​​​ktorú treba poznamenať, je, že zvyčajne používané v špičkových jednotkách NMOS, napätie brány v čase musí byť väčšie ako napätie zdroja. High-end pohon MOSFET vodivé napätie zdroja a odvodňovacie napätie (VCC) rovnaké, takže napätie brány ako VCC 4 V alebo 10 V. Ak v rovnakom systéme, aby sme získali väčšie napätie ako VCC, musíme sa špecializovať na posilňovacie obvody. Mnoho ovládačov motora má integrované nabíjacie čerpadlá, je dôležité poznamenať, že by ste si mali zvoliť vhodnú externú kapacitu, aby ste získali dostatočný skratový prúd na pohon MOSFET. 4V alebo 10V sa bežne používa v zapnutom napätí MOSFET, samozrejme, dizajn musí mať určitú rezervu. Čím vyššie je napätie, tým vyššia je rýchlosť zapnutého stavu a nižší odpor v zapnutom stave. V súčasnosti sa v rôznych oblastiach používajú MOSFETy s menším zapnutým napätím, ale v 12V automobilových elektronických systémoch vo všeobecnosti stačí 4V zapnutý. Obvod pohonu MOSFET a jeho strata.