Di recente, quando molti clienti vengono a Olukey per una consulenza sui MOSFET, fanno una domanda: come scegliere un MOSFET adatto? Per quanto riguarda questa domanda, Olukey risponderà per tutti.
Prima di tutto, dobbiamo comprendere il principio del MOSFET. I dettagli del MOSFET sono introdotti in dettaglio nel precedente articolo "Cos'è il transistor ad effetto di campo MOS". Se non ti è ancora chiaro, puoi prima informarti. In poche parole, MOSFET appartiene ai componenti a semiconduttore controllati in tensione che presentano i vantaggi di elevata resistenza di ingresso, basso rumore, basso consumo energetico, ampio intervallo dinamico, facile integrazione, nessuna rottura secondaria e ampio raggio operativo sicuro.
Quindi, come dovremmo scegliere il giusto?MOSFET?
1. Determinare se utilizzare MOSFET a canale N o a canale P
Innanzitutto, dovremmo prima determinare se utilizzare MOSFET a canale N o a canale P, come mostrato di seguito:
Come si può vedere dalla figura sopra, ci sono evidenti differenze tra i MOSFET a canale N e a canale P. Ad esempio, quando un MOSFET è messo a terra e il carico è collegato alla tensione di derivazione, il MOSFET forma un interruttore laterale ad alta tensione. In questo momento, dovrebbe essere utilizzato un MOSFET a canale N. Al contrario, quando il MOSFET è collegato al bus e il carico è messo a terra, viene utilizzato un interruttore low-side. I MOSFET a canale P vengono generalmente utilizzati in una determinata topologia, anche a causa di considerazioni relative al pilotaggio della tensione.
2. Extra tensione e extra corrente del MOSFET
(1). Determinare la tensione aggiuntiva richiesta dal MOSFET
In secondo luogo, determineremo ulteriormente la tensione aggiuntiva richiesta per il pilotaggio o la tensione massima che il dispositivo può accettare. Maggiore è la tensione aggiuntiva del MOSFET. Ciò significa che maggiori sono i requisiti del MOSFETTVDS da selezionare, è particolarmente importante effettuare misurazioni e selezioni diverse in base alla tensione massima che il MOSFET può accettare. Naturalmente, in generale, le apparecchiature portatili sono 20 V, l'alimentazione FPGA è 20 ~ 30 V e 85 ~ 220 V CA è 450 ~ 600 V. Il MOSFET prodotto da WINSOK ha una forte resistenza alla tensione e un'ampia gamma di applicazioni ed è preferito dalla maggior parte degli utenti. In caso di necessità, contattare il servizio clienti online.
(2) Determinare la corrente aggiuntiva richiesta dal MOSFET
Quando vengono selezionate anche le condizioni di tensione nominale, è necessario determinare la corrente nominale richiesta dal MOSFET. La cosiddetta corrente nominale è in realtà la corrente massima che il carico MOS può sopportare in qualsiasi circostanza. Analogamente alla situazione della tensione, assicurati che il MOSFET scelto possa gestire una certa quantità di corrente extra, anche quando il sistema genera picchi di corrente. Due condizioni attuali da considerare sono i modelli continui e i picchi di impulsi. Nella modalità di conduzione continua, il MOSFET è in uno stato stazionario, quando la corrente continua a fluire attraverso il dispositivo. Il picco di impulso si riferisce a una piccola quantità di picco (o corrente di picco) che scorre attraverso il dispositivo. Una volta determinata la corrente massima nell'ambiente, è sufficiente selezionare direttamente un dispositivo in grado di sopportare una determinata corrente massima.
Dopo aver selezionato la corrente aggiuntiva è necessario considerare anche il consumo di conduzione. Nelle situazioni reali, il MOSFET non è un dispositivo reale perché durante il processo di conduzione del calore viene consumata energia cinetica, chiamata perdita di conduzione. Quando il MOSFET è "acceso", agisce come un resistore variabile, che è determinato dall'RDS(ON) del dispositivo e cambia in modo significativo con la misurazione. Il consumo energetico della macchina può essere calcolato da Iload2×RDS(ON). Poiché la resistenza di ritorno cambia con la misurazione, anche il consumo energetico cambierà di conseguenza. Maggiore è la tensione VGS applicata al MOSFET, minore sarà l'RDS(ON); viceversa, maggiore sarà l'RDS(ON). Si noti che la resistenza RDS(ON) diminuisce leggermente con la corrente. Le modifiche di ciascun gruppo di parametri elettrici per la resistenza RDS (ON) possono essere trovate nella tabella di selezione del prodotto del produttore.
3. Determinare i requisiti di raffreddamento richiesti dal sistema
La prossima condizione da valutare riguarda i requisiti di dissipazione del calore richiesti dal sistema. In questo caso bisogna considerare due situazioni identiche, ovvero il caso peggiore e la situazione reale.
Per quanto riguarda la dissipazione del calore del MOSFET,Olukeydà priorità alla soluzione rispetto allo scenario peggiore, perché un certo effetto richiede un margine assicurativo maggiore per garantire che il sistema non fallisca. Ci sono alcuni dati di misurazione che richiedono attenzione nella scheda tecnica del MOSFET; la temperatura di giunzione del dispositivo è uguale alla misurazione della condizione massima più il prodotto della resistenza termica e della dissipazione di potenza (temperatura di giunzione = misurazione della condizione massima + [resistenza termica × dissipazione di potenza]). La massima dissipazione di potenza del sistema può essere risolta secondo una determinata formula, che per definizione è la stessa di I2×RDS (ON). Abbiamo già calcolato la corrente massima che passerà attraverso il dispositivo e possiamo calcolare l'RDS (ON) in diverse misurazioni. Inoltre è necessario prestare attenzione alla dissipazione del calore del circuito stampato e del suo MOSFET.
La rottura a valanga significa che la tensione inversa su un componente semi-superconduttore supera il valore massimo e forma un forte campo magnetico che aumenta la corrente nel componente. L'aumento della dimensione del truciolo migliorerà la capacità di prevenire il collasso dovuto al vento e, in definitiva, migliorerà la stabilità della macchina. Pertanto, la scelta di un pacchetto più grande può prevenire efficacemente le valanghe.
4. Determinare le prestazioni di commutazione del MOSFET
La condizione di giudizio finale è la prestazione di commutazione del MOSFET. Ci sono molti fattori che influenzano le prestazioni di commutazione del MOSFET. I più importanti sono i tre parametri elettrodo-drain, elettrodo-source e drain-source. Il condensatore viene caricato ad ogni commutazione, il che significa che nel condensatore si verificano perdite di commutazione. Pertanto, la velocità di commutazione del MOSFET diminuirà, influenzando così l'efficienza del dispositivo. Pertanto, nel processo di scelta del MOSFET, è anche necessario valutare e calcolare la perdita totale del dispositivo durante il processo di commutazione. È necessario calcolare la perdita durante il processo di accensione (Eon) e la perdita durante il processo di spegnimento. (Eoff). La potenza totale dell'interruttore MOSFET può essere espressa dalla seguente equazione: Psw = (Eon + Eoff) × frequenza di commutazione. La carica di gate (Qgd) ha il maggiore impatto sulle prestazioni di commutazione.
In sintesi, per selezionare il MOSFET appropriato, il giudizio corrispondente dovrebbe essere effettuato in base a quattro aspetti: la tensione extra e la corrente extra del MOSFET a canale N o MOSFET a canale P, i requisiti di dissipazione del calore del sistema del dispositivo e le prestazioni di commutazione del MOSFET appropriato. MOSFET.
Per oggi è tutto su come scegliere il MOSFET giusto. Spero che possa aiutarti.
Orario di pubblicazione: 12 dicembre 2023
