MOSFET Package Switching Tube ເລືອກແລະແຜນວາດວົງຈອນ

ຂັ້ນຕອນທໍາອິດແມ່ນເພື່ອເຮັດໃຫ້ການຄັດເລືອກMOSFETs, ເຊິ່ງມາໃນສອງປະເພດຕົ້ນຕໍ: N-channel ແລະ P-channel. ໃນລະບົບພະລັງງານ, MOSFETs ສາມາດຖືກຄິດວ່າເປັນສະວິດໄຟຟ້າ. ເມື່ອແຮງດັນບວກຖືກເພີ່ມລະຫວ່າງປະຕູແລະແຫຼ່ງຂອງ MOSFET N-channel, ສະວິດຂອງມັນດໍາເນີນການ. ໃນລະຫວ່າງການດໍາເນີນການ, ປະຈຸບັນສາມາດໄຫຼຜ່ານສະຫຼັບຈາກທໍ່ລະບາຍນ້ໍາໄປຫາແຫຼ່ງ. ມີຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນລະຫວ່າງທໍ່ລະບາຍນ້ໍາແລະແຫຼ່ງທີ່ເອີ້ນວ່າ on-resistance RDS(ON). ມັນຕ້ອງເປັນທີ່ຊັດເຈນວ່າປະຕູຮົ້ວຂອງ MOSFET ເປັນຈຸດທີ່ມີ impedance ສູງ, ດັ່ງນັ້ນແຮງດັນຈະຖືກເພີ່ມໃສ່ປະຕູສະເຫມີ. ນີ້ແມ່ນຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ຫນ້າດິນທີ່ປະຕູຮົ້ວເຊື່ອມຕໍ່ຢູ່ໃນແຜນວາດວົງຈອນທີ່ນໍາສະເຫນີຕໍ່ມາ. ຖ້າປະຕູຮົ້ວຖືກປະໄວ້ dangled, ອຸປະກອນຈະບໍ່ເຮັດວຽກຕາມການອອກແບບແລະອາດຈະເປີດຫຼືປິດໃນເວລາທີ່ບໍ່ເຫມາະສົມ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການສູນເສຍພະລັງງານໃນລະບົບ. ເມື່ອແຮງດັນໄຟຟ້າລະຫວ່າງແຫຼ່ງແລະປະຕູຮົ້ວແມ່ນສູນ, ສະວິດຈະປິດແລະປະຈຸບັນຢຸດເຊົາການໄຫຼຜ່ານອຸປະກອນ. ເຖິງແມ່ນວ່າອຸປະກອນຖືກປິດຢູ່ໃນຈຸດນີ້, ຍັງມີປະຈຸບັນຂະຫນາດນ້ອຍ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າກະແສໄຟຟ້າຮົ່ວໄຫຼ, ຫຼື IDSS.

 

 

ຂັ້ນຕອນທີ 1: ເລືອກ N-channel ຫຼື P-channel

ຂັ້ນຕອນທໍາອິດໃນການເລືອກອຸປະກອນທີ່ຖືກຕ້ອງສໍາລັບການອອກແບບແມ່ນການຕັດສິນໃຈວ່າຈະໃຊ້ N-channel ຫຼື P-channel MOSFET. ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກພະລັງງານປົກກະຕິ, ເມື່ອ MOSFET ຖືກຮາກຖານແລະການໂຫຼດໄດ້ຖືກເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຮງດັນຂອງລໍາຕົ້ນ, MOSFET ປະກອບເປັນສະຫຼັບຂ້າງແຮງດັນຕ່ໍາ. ໃນສະວິດຂ້າງແຮງດັນຕ່ໍາ, ເປັນ N-channelMOSFETຄວນຖືກນໍາໃຊ້ເນື່ອງຈາກການພິຈາລະນາຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ຕ້ອງການເພື່ອປິດຫຼືເປີດອຸປະກອນ. ເມື່ອ MOSFET ເຊື່ອມຕໍ່ກັບລົດເມແລະການໂຫຼດແມ່ນຮາກຖານ, ສະວິດຂ້າງແຮງດັນສູງຈະຖືກນໍາໃຊ້. A P-channel MOSFET ປົກກະຕິແລ້ວຖືກນໍາໃຊ້ໃນ topology ນີ້, ອີກເທື່ອຫນຶ່ງສໍາລັບການພິຈາລະນາແຮງດັນໄຟຟ້າ.

ຂັ້ນຕອນທີ 2: ກໍານົດການຈັດອັນດັບໃນປະຈຸບັນ

ຂັ້ນ​ຕອນ​ທີ​ສອງ​ແມ່ນ​ເພື່ອ​ຄັດ​ເລືອກ​ເອົາ​ການ​ຈັດ​ອັນ​ດັບ​ປະ​ຈຸ​ບັນ​ຂອງ MOSFET​. ອີງຕາມໂຄງສ້າງຂອງວົງຈອນ, ອັດຕາປະຈຸບັນນີ້ຄວນຈະເປັນປັດຈຸບັນສູງສຸດທີ່ການໂຫຼດສາມາດທົນໄດ້ພາຍໃຕ້ສະຖານະການທັງຫມົດ. ຄ້າຍຄືກັນກັບກໍລະນີຂອງແຮງດັນ, ຜູ້ອອກແບບຕ້ອງຮັບປະກັນວ່າ MOSFET ທີ່ເລືອກສາມາດທົນກັບການຈັດອັນດັບໃນປະຈຸບັນນີ້, ເຖິງແມ່ນວ່າລະບົບຈະສ້າງກະແສໄຟຟ້າແຮງດັນ. ສອງກໍລະນີທີ່ພິຈາລະນາໃນປັດຈຸບັນແມ່ນຮູບແບບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແລະຈັງຫວະຂອງກໍາມະຈອນ. ພາລາມິເຕີນີ້ແມ່ນອີງໃສ່ DATASHEET tube FDN304P ເປັນການອ້າງອິງແລະຕົວກໍານົດການແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ:

 

 

 

ໃນຮູບແບບການດໍາເນີນການຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, MOSFET ຢູ່ໃນສະຫມໍ່າສະເຫມີ, ໃນເວລາທີ່ປະຈຸບັນໄຫຼຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຜ່ານອຸປະກອນ. Pulse spikes ແມ່ນໃນເວລາທີ່ມີຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ surge (ຫຼື spike ໃນປັດຈຸບັນ) ໄຫຼຜ່ານອຸປະກອນ. ເມື່ອກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຖືກກໍານົດ, ມັນເປັນພຽງແຕ່ການເລືອກອຸປະກອນທີ່ສາມາດທົນທານຕໍ່ກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດນີ້ໂດຍກົງ.

ຫຼັງ​ຈາກ​ການ​ເລືອກ​ປະ​ຈຸ​ບັນ​ການ​ຈັດ​ອັນ​ດັບ​, ທ່ານ​ຍັງ​ຕ້ອງ​ໄດ້​ຄິດ​ໄລ່​ການ​ສູນ​ເສຍ conduction ໄດ້​. ໃນການປະຕິບັດ, ໄດ້MOSFETບໍ່ແມ່ນອຸປະກອນທີ່ເຫມາະສົມ, ເພາະວ່າໃນຂະບວນການ conductive ຈະມີການສູນເສຍພະລັງງານ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າການສູນເສຍ conduction. MOSFET ໃນ "on" ຄືກັບຄວາມຕ້ານທານຕົວແປ, ກໍານົດໂດຍ RDS ຂອງອຸປະກອນ (ON), ແລະມີອຸນຫະພູມແລະການປ່ຽນແປງທີ່ສໍາຄັນ. ການກະຈາຍພະລັງງານຂອງອຸປະກອນສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ຈາກ Iload2 x RDS(ON), ແລະເນື່ອງຈາກຄວາມຕ້ານທານຢູ່ກັບອຸນຫະພູມແຕກຕ່າງກັນ, ການກະຈາຍພະລັງງານຈະແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມອັດຕາສ່ວນ. ແຮງດັນ VGS ສູງກວ່າທີ່ໃຊ້ກັບ MOSFET, RDS(ON) ຈະນ້ອຍລົງ; ກົງກັນຂ້າມ RDS(ON) ຈະສູງຂື້ນ. ສໍາລັບຜູ້ອອກແບບລະບົບ, ນີ້ແມ່ນບ່ອນທີ່ການຄ້າຂາຍເຂົ້າມາໂດຍອີງຕາມແຮງດັນຂອງລະບົບ. ສໍາລັບການອອກແບບແບບພົກພາ, ມັນງ່າຍກວ່າ (ແລະທົ່ວໄປກວ່າ) ການນໍາໃຊ້ແຮງດັນຕ່ໍາ, ໃນຂະນະທີ່ສໍາລັບການອອກແບບອຸດສາຫະກໍາ, ແຮງດັນທີ່ສູງຂຶ້ນສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້. ໃຫ້ສັງເກດວ່າຄວາມຕ້ານທານ RDS (ON) ເພີ່ມຂຶ້ນເລັກນ້ອຍກັບປະຈຸບັນ. ການປ່ຽນແປງໃນຕົວກໍານົດການໄຟຟ້າຕ່າງໆຂອງຕົວຕ້ານທານ RDS(ON) ສາມາດພົບໄດ້ໃນເອກະສານຂໍ້ມູນດ້ານວິຊາການທີ່ສະຫນອງໂດຍຜູ້ຜະລິດ.

 

 

 

ຂັ້ນຕອນທີ 3: ກໍານົດຄວາມຕ້ອງການຄວາມຮ້ອນ

ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປໃນການເລືອກ MOSFET ແມ່ນການຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ອງການຄວາມຮ້ອນຂອງລະບົບ. ຜູ້ອອກແບບຕ້ອງພິຈາລະນາສອງສະຖານະການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ກໍລະນີທີ່ຮ້າຍແຮງທີ່ສຸດແລະກໍລະນີທີ່ແທ້ຈິງ. ການຄິດໄລ່ສໍາລັບສະຖານະການທີ່ຮ້າຍແຮງທີ່ສຸດແມ່ນແນະນໍາເພາະວ່າຜົນໄດ້ຮັບນີ້ສະຫນອງຂອບຄວາມປອດໄພຫຼາຍກວ່າເກົ່າແລະຮັບປະກັນວ່າລະບົບຈະບໍ່ລົ້ມເຫລວ. ຍັງມີການວັດແທກບາງຢ່າງທີ່ຈະຮູ້ຢູ່ໃນເອກະສານຂໍ້ມູນ MOSFET; ເຊັ່ນ: ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ semiconductor ຂອງອຸປະກອນຫຸ້ມຫໍ່ແລະສະພາບແວດລ້ອມ, ແລະອຸນຫະພູມ junction ສູງສຸດ.

 

ອຸນ​ຫະ​ພູມ junction ຂອງ​ອຸ​ປະ​ກອນ​ແມ່ນ​ເທົ່າ​ທຽມ​ກັນ​ກັບ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ລ້ອມ​ຮອບ​ສູງ​ສຸດ​ບວກ​ກັບ​ຜະ​ລິດ​ຕະ​ພັນ​ຂອງ​ຄວາມ​ຕ້ານ​ທານ​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ແລະ​ການ​ກະ​ຈາຍ​ພະ​ລັງ​ງານ (ອຸນ​ຫະ​ພູມ junction = ສູງ​ສຸດ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ລ້ອມ​ຮອບ + [ຄວາມ​ຕ້ານ​ທານ​ຄວາມ​ຮ້ອນ × ພະ​ລັງ​ງານ dissipation​]). ຈາກສົມຜົນນີ້, ການກະຈາຍພະລັງງານສູງສຸດຂອງລະບົບສາມາດແກ້ໄຂໄດ້, ເຊິ່ງໂດຍຄໍານິຍາມເທົ່າກັບ I2 x RDS(ON). ເນື່ອງຈາກບຸກຄະລາກອນໄດ້ກໍານົດກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດທີ່ຈະຜ່ານອຸປະກອນ, RDS(ON) ສາມາດຖືກຄິດໄລ່ສໍາລັບອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ມັນເປັນສິ່ງ ສຳ ຄັນທີ່ຈະຕ້ອງສັງເກດວ່າເມື່ອຈັດການກັບຮູບແບບຄວາມຮ້ອນທີ່ງ່າຍດາຍ, ຜູ້ອອກແບບຍັງຕ້ອງພິຈາລະນາຄວາມອາດສາມາດຄວາມຮ້ອນຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ semiconductor / ອຸປະກອນແລະກໍລະນີ / ສະພາບແວດລ້ອມ; ie, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໃຫ້ແຜ່ນວົງຈອນພິມແລະຊຸດບໍ່ອົບອຸ່ນຂຶ້ນທັນທີ.

ປົກກະຕິແລ້ວ, PMOSFET, ຈະມີ diode parasitic, ຫນ້າທີ່ຂອງ diode ແມ່ນເພື່ອປ້ອງກັນການເຊື່ອມຕໍ່ reverse source-drain, ສໍາລັບ PMOS, ປະໂຫຍດຫຼາຍກວ່າ NMOS ແມ່ນວ່າແຮງດັນເປີດຂອງມັນສາມາດເປັນ 0, ແລະຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແຮງດັນລະຫວ່າງ. ແຮງດັນ DS ແມ່ນບໍ່ຫຼາຍປານໃດ, ໃນຂະນະທີ່ NMOS ໃນເງື່ອນໄຂຮຽກຮ້ອງໃຫ້ VGS ຫຼາຍກ່ວາເກນ, ເຊິ່ງຈະນໍາໄປສູ່ການແຮງດັນການຄວບຄຸມແມ່ນ inevitably ຫຼາຍກ່ວາແຮງດັນທີ່ກໍານົດໄວ້, ແລະຈະມີບັນຫາທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນ. PMOS ຖືກເລືອກເປັນປຸ່ມຄວບຄຸມສໍາລັບສອງແອັບພລິເຄຊັນຕໍ່ໄປນີ້:

 

ອຸນ​ຫະ​ພູມ junction ຂອງ​ອຸ​ປະ​ກອນ​ແມ່ນ​ເທົ່າ​ທຽມ​ກັນ​ກັບ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ລ້ອມ​ຮອບ​ສູງ​ສຸດ​ບວກ​ກັບ​ຜະ​ລິດ​ຕະ​ພັນ​ຂອງ​ຄວາມ​ຕ້ານ​ທານ​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ແລະ​ການ​ກະ​ຈາຍ​ພະ​ລັງ​ງານ (ອຸນ​ຫະ​ພູມ junction = ສູງ​ສຸດ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ລ້ອມ​ຮອບ + [ຄວາມ​ຕ້ານ​ທານ​ຄວາມ​ຮ້ອນ × ພະ​ລັງ​ງານ dissipation​]). ຈາກສົມຜົນນີ້, ການກະຈາຍພະລັງງານສູງສຸດຂອງລະບົບສາມາດແກ້ໄຂໄດ້, ເຊິ່ງໂດຍຄໍານິຍາມເທົ່າກັບ I2 x RDS(ON). ເນື່ອງຈາກຜູ້ອອກແບບໄດ້ກໍານົດກະແສໄຟຟ້າສູງສຸດທີ່ຈະຜ່ານອຸປະກອນ, RDS(ON) ສາມາດຖືກຄິດໄລ່ສໍາລັບອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ມັນເປັນສິ່ງ ສຳ ຄັນທີ່ຈະຕ້ອງສັງເກດວ່າເມື່ອຈັດການກັບຮູບແບບຄວາມຮ້ອນທີ່ງ່າຍດາຍ, ຜູ້ອອກແບບຍັງຕ້ອງພິຈາລະນາຄວາມອາດສາມາດຄວາມຮ້ອນຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ semiconductor / ອຸປະກອນແລະກໍລະນີ / ສະພາບແວດລ້ອມ; ie, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໃຫ້ແຜ່ນວົງຈອນພິມແລະຊຸດບໍ່ອົບອຸ່ນຂຶ້ນທັນທີ.

ປົກກະຕິແລ້ວ, PMOSFET, ຈະມີ diode parasitic, ຫນ້າທີ່ຂອງ diode ແມ່ນເພື່ອປ້ອງກັນການເຊື່ອມຕໍ່ reverse source-drain, ສໍາລັບ PMOS, ປະໂຫຍດຫຼາຍກວ່າ NMOS ແມ່ນວ່າແຮງດັນເປີດຂອງມັນສາມາດເປັນ 0, ແລະຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແຮງດັນລະຫວ່າງ. ແຮງດັນ DS ແມ່ນບໍ່ຫຼາຍປານໃດ, ໃນຂະນະທີ່ NMOS ໃນເງື່ອນໄຂຮຽກຮ້ອງໃຫ້ VGS ຫຼາຍກ່ວາເກນ, ເຊິ່ງຈະນໍາໄປສູ່ການແຮງດັນການຄວບຄຸມແມ່ນ inevitably ຫຼາຍກ່ວາແຮງດັນທີ່ກໍານົດໄວ້, ແລະຈະມີບັນຫາທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນ. PMOS ຖືກເລືອກເປັນປຸ່ມຄວບຄຸມສໍາລັບສອງແອັບພລິເຄຊັນຕໍ່ໄປນີ້:

ຊອກຫາຢູ່ໃນວົງຈອນນີ້, ສັນຍານຄວບຄຸມ PGC ຄວບຄຸມວ່າ V4.2 ສະຫນອງພະລັງງານໃຫ້ກັບ P_GPRS ຫຼືບໍ່. ວົງຈອນນີ້, ແຫຼ່ງແລະທໍ່ລະບາຍນ້ໍາບໍ່ໄດ້ເຊື່ອມຕໍ່ກັບປີ້ນກັບກັນ, R110 ແລະ R113 ມີຢູ່ໃນຄວາມຮູ້ສຶກວ່າ R110 ຄວບຄຸມປະຕູຮົ້ວໃນປະຈຸບັນບໍ່ໃຫຍ່ເກີນໄປ, R113 ຄວບຄຸມປະຕູຮົ້ວຂອງປົກກະຕິ, R113 ດຶງຂຶ້ນສູງ, ເປັນ PMOS. , ແຕ່ຍັງສາມາດໄດ້ຮັບການເຫັນວ່າເປັນການດຶງຂຶ້ນກ່ຽວກັບສັນຍານການຄວບຄຸມ, ໃນເວລາທີ່ MCU pins ພາຍໃນແລະດຶງຂຶ້ນ, ນັ້ນແມ່ນ, ຜົນຜະລິດຂອງທໍ່ລະບາຍນ້ໍາເປີດໃນເວລາທີ່ຜົນຜະລິດແມ່ນເປີດ-drain, ແລະບໍ່ສາມາດຂັບລົດ PMOS ໄດ້. ປິດ, ໃນເວລານີ້, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງມີແຮງດັນຈາກພາຍນອກທີ່ໄດ້ຮັບການດຶງ, ດັ່ງນັ້ນຕົວຕ້ານທານ R113 ມີບົດບາດສອງຢ່າງ. ມັນຈະຕ້ອງມີແຮງດັນພາຍນອກເພື່ອໃຫ້ດຶງຂຶ້ນ, ດັ່ງນັ້ນຕົວຕ້ານທານ R113 ມີບົດບາດສອງຢ່າງ. r110 ສາມາດມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ເຖິງ 100 ohms ສາມາດ.