Hogyan működnek az Enhanced Package MOSFET-ek

A tokozott MOSFET-eket használó kapcsolóüzemű tápegység vagy motormeghajtó áramkör tervezésekor a legtöbben a MOS bekapcsolási ellenállását, a maximális feszültséget stb., a maximális áramerősséget stb. veszik figyelembe, és sokan vannak, akik csak ezeket a tényezőket veszik figyelembe. Az ilyen áramkörök működhetnek, de nem kiválóak, és nem megengedettek formális terméktervekként.

Az alábbiakban egy kis összefoglaló a MOSFET alapjairól ésMOSFETmeghajtó áramkörök, amelyekre számos forrásra hivatkozom, nem mindegyik eredeti. Beleértve a MOSFET-ek, jellemzők, meghajtó és alkalmazási áramkörök bevezetését. Csomagolás MOSFET típusok és csomópont A MOSFET egy FET (egy másik JFET), gyártható továbbfejlesztett vagy kimerült típusú, P-csatornás vagy N-csatornás, összesen négy típusba, de a tényleges alkalmazása csak továbbfejlesztett N-csatornás MOSFET és továbbfejlesztett P. A -channel MOSFET, amelyet általában NMOS-nak neveznek, vagy a PMOS erre a két típusra utal.

Ami azt illeti, hogy miért ne használjunk kimerítő típusú MOSFET-eket, nem ajánlatos a lényegre térni. E két típusú továbbfejlesztett MOSFET esetében az NMOS-t gyakrabban használják alacsony bekapcsolási ellenállása és könnyű gyártása miatt. Tehát a kapcsolóüzemű tápegység és a motorhajtás alkalmazások általában NMOS-t használnak. a következő bevezetőt, de egyebeket isNMOS-alapú.

A MOSFET-ek parazita kapacitással rendelkeznek a három érintkező között, ami nem szükséges, de a gyártási folyamat korlátai miatt. A parazita kapacitás megléte a meghajtó áramkör tervezésében vagy kiválasztásában némi gondot okozhat, de nincs módja annak elkerülésére, majd részletesen leírják. Amint a MOSFET kapcsolási rajzán látható, a lefolyó és a forrás között egy parazita dióda található.

Ezt testdiódának nevezik, és fontos az induktív terhelések, például a motorok meghajtásánál. Egyébként a testdióda csak egyénben van jelenMOSFET-ekés általában nincs jelen az integrált áramköri chipben.MOSFET ON CharacteristicsOn azt jelenti, hogy kapcsolóként működik, ami egyenértékű a kapcsolózárással.

NMOS karakterisztikája, egy bizonyos értéknél nagyobb Vgs vezet, alkalmas arra az esetre, ha a forrás földelt (alacsony végű meghajtó), mindaddig, amíg a kapufeszültség 4V vagy 10V. PMOS jellemzők, egy bizonyos értéknél kisebb Vgs vezet, alkalmas arra az esetre, ha a forrás VCC-hez (high-end drive) csatlakozik. Bár a PMOS könnyen használható csúcskategóriás meghajtóként, az NMOS-t általában csúcskategóriás illesztőprogramokban használják a nagy bekapcsolási ellenállás, a magas ár és a kevés cseretípus miatt.

Csomagolás MOSFET kapcsolócső veszteség, legyen az NMOS vagy PMOS, a vezetés után bekapcsolási ellenállás áll fenn, így az áram ebben az ellenállásban fogyaszt energiát, az elfogyasztott energiának ezt a részét vezetési veszteségnek nevezzük. Kis bekapcsolási ellenállású MOSFET kiválasztása csökkenti a vezetési veszteséget. Manapság a kis teljesítményű MOSFET bekapcsolási ellenállása általában több tíz milliohm körül van, és néhány milliohm is rendelkezésre áll. A MOS-nak nem szabad egy pillanat alatt elkészülnie, amikor vezet és lekapcsol. A MOS mindkét oldalán a feszültség egy csökken, a rajta átfolyó áram pedig növekszik. Ezalatt az idő alatt a MOSFET vesztesége a feszültség és az áram szorzata, amit ún. kapcsolási veszteség. Általában a kapcsolási veszteség sokkal nagyobb, mint a vezetési veszteség, és minél gyorsabb a kapcsolási frekvencia, annál nagyobb a veszteség. A feszültség és az áram szorzata a vezetés pillanatában nagyon nagy, ami nagy veszteségeket eredményez.

A kapcsolási idő lerövidítése csökkenti a veszteséget minden egyes vezetésnél; a kapcsolási frekvencia csökkentése csökkenti az egységnyi időre eső kapcsolások számát. Mindkét megközelítés csökkentheti a kapcsolási veszteségeket. A feszültség és az áram szorzata a vezetés pillanatában nagy, és az ebből eredő veszteség is nagy. A kapcsolási idő lerövidítése csökkentheti a veszteséget minden egyes vezetésnél; a kapcsolási frekvencia csökkentése csökkentheti az egységnyi időre eső kapcsolások számát. Mindkét megközelítés csökkentheti a kapcsolási veszteségeket. Vezetés A bipoláris tranzisztorokhoz képest általában úgy gondolják, hogy nincs szükség áramra a csomagolt MOSFET bekapcsolásához, amíg a GS feszültség egy bizonyos érték felett van. Ezt könnyű megtenni, de szükségünk van a gyorsaságra is. A tokozott MOSFET szerkezete látható a GS, GD közötti parazita kapacitás jelenlétében, és a MOSFET meghajtása valójában a kapacitás töltése és kisütése. A kondenzátor feltöltéséhez áram kell, mert a kondenzátor azonnali feltöltése rövidzárlatnak tekinthető, így a pillanatnyi áram nagyobb lesz. A MOSFET meghajtó kiválasztásakor/tervezésekor az első dolog, amire figyelni kell, a biztosítható pillanatnyi zárlati áram nagysága.

A második dolog, amit meg kell jegyezni, hogy általában a csúcskategóriás NMOS meghajtókban használják, a bekapcsolt kapu feszültségének nagyobbnak kell lennie, mint a forrásfeszültség. High-end meghajtó MOSFET vezetési forrás feszültsége és leeresztő feszültsége (VCC) ugyanaz, így a kapu feszültsége 4 V vagy 10 V. Ha ugyanabban a rendszerben, ahhoz, hogy nagyobb feszültséget kapjunk, mint a VCC, szakosodnunk kell erősítő áramkörök. Sok motor meghajtó integrált töltőszivattyúval rendelkezik, ezért fontos megjegyezni, hogy a megfelelő külső kapacitást kell kiválasztani, hogy elegendő rövidzárlati áramot kapjon a MOSFET meghajtásához. A 4V-ot vagy a 10V-ot általában a MOSFET bekapcsolt állapotában használják, természetesen a tervezésnek bizonyos tartalékkal kell rendelkeznie. Minél nagyobb a feszültség, annál nagyobb a bekapcsolási sebesség és annál kisebb a bekapcsolási ellenállás. Ma már léteznek kisebb bekapcsolt feszültségű MOSFET-ek különböző területeken, de a 12V-os autóelektronikai rendszerekben általában a 4V-os bekapcsolt állapot is elegendő. MOSFET meghajtó áramkör és vesztesége.