Punti di selezione MOSFET

La scelta diMOSFETè molto importante, una cattiva scelta può influenzare il consumo energetico dell'intero circuito, padroneggiare le sfumature dei diversi componenti MOSFET e i parametri nei diversi circuiti di commutazione può aiutare gli ingegneri a evitare molti problemi, di seguito sono riportate alcune raccomandazioni di Guanhua Weiye per la scelta dei MOSFET.

Innanzitutto, canale P e canale N

Il primo passo è determinare l'uso di MOSFET a canale N o P. nelle applicazioni di potenza, quando un MOSFET è collegato a terra e il carico è collegato alla tensione di alimentazione, ilMOSFETcostituisce un interruttore laterale a bassa tensione. Nella commutazione laterale a bassa tensione vengono generalmente utilizzati MOSFET a canale N, che tengono conto della tensione richiesta per spegnere o accendere il dispositivo. Quando il MOSFET è collegato al bus e alla terra del carico, viene utilizzato un interruttore laterale ad alta tensione. Solitamente vengono utilizzati MOSFET a canale P, per considerazioni di azionamento della tensione. Per selezionare i componenti giusti per l'applicazione, è importante determinare la tensione richiesta per pilotare il dispositivo e quanto sia facile implementarla nel progetto. Il passo successivo è determinare la tensione nominale richiesta, ovvero la tensione massima che il componente può trasportare. Maggiore è la tensione nominale, maggiore sarà il costo del dispositivo. In pratica, la tensione nominale dovrebbe essere maggiore della tensione della linea principale o del bus. Ciò fornirà una protezione sufficiente in modo che il MOSFET non fallisca. Per la selezione del MOSFET, è importante determinare la tensione massima che può essere sopportata dal drain alla source, ovvero il VDS massimo, quindi è importante sapere che la tensione massima che il MOSFET può sopportare varia con la temperatura. I progettisti devono testare l'intervallo di tensione sull'intero intervallo di temperature operative. La tensione nominale deve avere un margine sufficiente per coprire questo intervallo per garantire che il circuito non si guasti. Inoltre, altri fattori di sicurezza devono essere considerati transitori di tensione indotti.

In secondo luogo, determinare la valutazione attuale

La corrente nominale del MOSFET dipende dalla struttura del circuito. La corrente nominale è la corrente massima che il carico può sopportare in tutte le circostanze. Analogamente al caso della tensione, il progettista deve assicurarsi che il MOSFET selezionato sia in grado di trasportare la corrente nominale, anche quando il sistema genera un picco di corrente. I due scenari attuali da considerare sono la modalità continua e i picchi di impulsi. il MOSFET è in uno stato stazionario in modalità di conduzione continua, quando la corrente passa continuamente attraverso il dispositivo. I picchi di impulso si riferiscono a un gran numero di picchi (o picchi di corrente) che fluiscono attraverso il dispositivo, nel qual caso, una volta determinata la corrente massima, è semplicemente questione di selezionare direttamente un dispositivo in grado di sopportare questa corrente massima.

Dopo aver selezionato la corrente nominale viene calcolata anche la perdita di conduzione. In casi specifici,MOSFETnon sono componenti ideali a causa delle perdite elettriche che si verificano durante il processo di conduzione, le cosiddette perdite di conduzione. Quando è "acceso", il MOSFET agisce come un resistore variabile, che è determinato dall'RDS(ON) del dispositivo e cambia in modo significativo con la temperatura. La perdita di potenza del dispositivo può essere calcolata da Iload2 x RDS(ON) e poiché la resistenza varia con la temperatura, la perdita di potenza varia proporzionalmente. Maggiore è la tensione VGS applicata al MOSFET, minore è l'RDS(ON); viceversa, maggiore è l'RDS(ON). Per il progettista del sistema, è qui che entrano in gioco i compromessi a seconda della tensione del sistema. Per i progetti portatili, tensioni più basse sono più semplici (e più comuni), mentre per i progetti industriali è possibile utilizzare tensioni più elevate. Si noti che la resistenza RDS(ON) aumenta leggermente con la corrente.

La tecnologia ha un impatto enorme sulle caratteristiche dei componenti e alcune tecnologie tendono a comportare un aumento dell'RDS(ON) quando si aumenta il VDS massimo. Per tali tecnologie, è necessario un aumento delle dimensioni del wafer se si vogliono abbassare VDS e RDS(ON), aumentando così la dimensione del package che ne consegue e il corrispondente costo di sviluppo. Nel settore esistono numerose tecnologie che tentano di controllare l'aumento delle dimensioni dei wafer, le più importanti delle quali sono le tecnologie di trincea e di bilanciamento della carica. Nella tecnologia trench, nel wafer viene incorporato un fossato profondo, solitamente riservato alle basse tensioni, per ridurre la resistenza attiva RDS(ON).

III. Determinare i requisiti di dissipazione del calore

Il passo successivo è calcolare i requisiti termici del sistema. È necessario considerare due diversi scenari, il caso peggiore e il caso reale. TPV consiglia di calcolare i risultati per lo scenario peggiore, poiché questo calcolo fornisce un maggiore margine di sicurezza e garantisce che il sistema non fallisca.

IV. Cambio di prestazioni

Infine, le prestazioni di commutazione del MOSFET. Ci sono molti parametri che influenzano le prestazioni di commutazione, quelli importanti sono la capacità gate/drain, gate/source e drain/source. Queste capacità formano perdite di commutazione nel componente dovute alla necessità di caricarle ogni volta che vengono commutate. Di conseguenza, la velocità di commutazione del MOSFET diminuisce e l'efficienza del dispositivo diminuisce. Per calcolare le perdite totali del dispositivo durante la commutazione, il progettista deve calcolare le perdite durante l'accensione (Eon) e le perdite durante lo spegnimento (Eoff). Ciò può essere espresso dalla seguente equazione: Psw = (Eon + Eoff) x frequenza di commutazione. E la carica di gate (Qgd) ha il maggiore impatto sulle prestazioni di commutazione.