1. pagpapakilala

MOSFETs dumating sa apat na iba't ibang mga uri. Maaari silang maging enhancement o pag-ubos mode, at maaaring sila ay n-channel o p-channel. Kami ay lamang na interesado sa n-channel enhancement mode MOSFETs, at ang mga ito ay ang tanging mga bago talked tungkol mula ngayon. May mga lohika sa antas ng MOSFETs at normal MOSFETs din. Maaari naming gamitin ang alinman sa uri.

Ang source terminal ay karaniwang ang negatibong isa, at ang alisan ng tubig ay ang positibong isa (ang pangalang ito ay tumutukoy sa pinagmulan at alisan ng tubig ng mga electron). Ang diagram sa itaas ay nagpapakita ng isang diode connected sa kabila ng MOSFET. diode ito ay tinatawag na "tunay diode", dahil ito ay binuo sa silikon istraktura ng MOSFET. Ito ay isang resulta ng ang paraan ng kapangyarihan MOSFETs ay nilikha sa ang mga layer ng silikon, at maaaring maging lubhang kapaki-pakinabang. Sa karamihan ng MOSFET architectures, ito na sa parehong kasalukuyang bilang ang MOSFET mismo.

2. Pagpili ng isang MOSFET.

Upang suriin ang mga parameter ng MOSFETs, ito ay kapaki-pakinabang na magkaroon ng isang sample datasheet ipasa. I-click ang dito upang buksan ang isang datasheet para sa International Rectifier IRF3205, na kung saan kami ay nagre-refer sa. Unang kailangan naming pumunta sa pamamagitan ng ilan sa mga kapansin-pansin na mga parameter na kami ay pagharap sa.

2.1. MOSFET Parameter

Sa paglaban, R_{ds (on).}
Ito ang paglaban sa pagitan ng mga pinagmulan at patuyuin terminal kapag ang MOSFET ay naka-ganap sa.

Pinakamataas na kasalukuyang alisan ng tubig, I_{d (nanayx).}
Ito ang pinakamataas na kasalukuyang na ang MOSFET maaaring tumayo pagpasa mula drain sa source. Ito ay higit sa lahat tinutukoy ng mga pakete at Rds (sa).

Pagwawaldas ng kuryente, P_d.
Ito ay ang pinakamataas na kapangyarihan sa paghawak ng kakayahan ng MOSFET, na kung saan ay nakasalalay sa kalakhan sa uri ng package na ito ay sa.

Linear derating factor.
Ito ay kung magkano ang maximum na parameter kapangyarihan pagwawaldas itaas ay dapat na mababawasan ng per ºC, bilang ang temperatura rises sa itaas 25ºC.

Enerhiya ng avalanche E_A
Ito ay kung magkano ang enerhiya ang MOSFET ay maaaring makatiis ilalim avalanche kondisyon. Avalanche ay nangyayari kapag ang maximum drain-to-source boltahe ay lumampas, at kasalukuyang rushes sa pamamagitan ng MOSFET. Na ito ay hindi maging sanhi ng permanenteng pinsala hangga't ang enerhiya (power x time) sa avalanche ay hindi lalampas sa maximum.

Pag-recover ng tugatog na diode, dv / dt
Ito ay kung paano mabilis na ang intrinsic diode ay maaaring pumunta mula sa off estado (reverse kampi) sa on estado (pagsasagawa). Ito ay depende sa kung magkano ang boltahe ay sa kabuuan nito bago ito naka-on. Kaya ang oras na kinuha, t = (reverse boltahe / peak diode recovery).

Drain-to-Source Breakdown Voltage, V_dss.
Ito ang pinakamataas na boltahe na maaaring ilagay mula drain sa source kapag ang MOSFET ay nakapatay.

Thermal paglaban, θ_jc.
Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga thermal paglaban, tingnan ang kabanata sa heatsinks.

Gate Threshold Voltage, V_{GS (th)}
Ito ang minimum na boltahe kinakailangan sa pagitan ng gate at source terminal upang i-on ang MOSFET on. Ito ay kailangan ng higit sa na ito upang buksan ito ganap na on.

Ipasa ang transconductance, g_fs
Bilang ang gate-source boltahe ay nadagdagan, kapag ang MOSFET ay lamang simula upang i-on, ito ay may isang medyo linear na relasyon sa pagitan Vgs at alisan ng tubig kasalukuyang. parameter na ito ay para lang (Id / Vgs) sa linear section.

Kapasidad sa pag-input, C_iss
Ito ang lumped kapasidad sa pagitan ng gate terminal at ang pinagmulan at patuyuin terminal. Ang kapasidad sa alulod ay ang pinaka-mahalaga.

May ay isang mas detalyadong pagpapakilala sa MOSFETs sa International Rectifier Acrobat (PDF) dokumento Power MOSFET Basics. Ipinaliliwanag nito kung saan nagmumula ang ilan sa mga parameter sa mga tuntunin ng pagtatayo ng MOSFET.

2.2. Paggawa ng mga pagpipilian

Power at init

Ang kapangyarihan na ang MOSFET ay upang makipaglaban sa ay isa sa mga pangunahing pagpapasya kadahilanan. Ang kapangyarihan mabisyo sa isang MOSFET ay ang boltahe sa kabuuan nito beses sa kasalukuyang pagpunta sa pamamagitan nito. Kahit na ito ay lumilipat ng malaking halaga ng kapangyarihan, ito ay dapat na medyo maliit dahil alinman ang boltahe sa kabuuan ito ay masyadong maliit na (switch ay sarado - MOSFET ay sa), o ang kasalukuyang pagpunta sa pamamagitan nito ay napakaliit (lumipat ay bukas - MOSFET ay patay). Ang boltahe sa kabila ng MOSFET kapag ito ay sa ay ang pagtutol ng MOSFET, Rds (sa) beses sa kasalukuyang pagpunta masusing ito. Ito paglaban, Rdson, sa ikabubuti MOSFETs kalakasan ay magiging mas mababa sa 0.02 Ohms. Pagkatapos ay ang kapangyarihan pang-anyaya sa MOSFET ay:

Para sa isang kasalukuyang ng 40 Amps, Rdson ng 0.02 Ohms, ang kapangyarihang ito ay 32 Watts. Kapag walang heatsink, ang MOSFET sunugin out dissipating ganito karami kapangyarihan. Pagpili ng isang heatsink ay isang paksa sa kanyang sarili, na kung saan ay kung bakit doon ay isang kabanata na nakatuon sa mga ito: heatsinks.

Naghahain ang on-paglaban ay hindi lamang ang sanhi ng kapangyarihan-aaliw sa MOSFET. Isa pang source ay nangyayari kapag ang MOSFET ay lumilipat sa pagitan ng mga estado. Para sa isang maikling panahon ng oras, ang MOSFET ay kalahati sa at kalahati off. Paggamit ng parehong halimbawa figure tulad ng nasa itaas, ang kasalukuyang ay maaaring lumagpas sa kalahati na halaga, 20 Amps, at ang boltahe ay maaaring lumagpas sa kalahati na halaga, 6 Volts sa parehong oras. Ngayon ang kapangyarihan pang-anyaya ay 20 6 × = 120 Watts. Gayunman, ang MOSFET ay lamang dissipating ito para sa maikling panahon ng oras na iyon ang MOSFET ay lumilipat sa pagitan ng mga estado. Ang average na kapangyarihan pagwawaldas sanhi ng ito ay kaya ng isang pulutong mas mababa, at depende sa mga kamag-anak beses na ang MOSFET ay lumilipat at hindi lumilipat. Ang average dissipation ay ibinibigay sa pamamagitan ng equation:

2.3. halimbawa:

problema A MOSFET ay nakabukas sa 20kHz, at tumatagal 1 mikrosekond upang lumipat sa pagitan estado (sa off at off upang on). Ang supply boltahe ay 12v at ang kasalukuyang 40 Amps. Kalkulahin ang average switching kapangyarihan pagkawala, sa pag-aakala ang boltahe at kasalukuyang ay nasa kalahati na halaga sa panahon ng paglipat.

solusyon: Sa 20kHz, mayroong isang MOSFET lumilipat pangyayari bawat 25 microseconds (a switch sa bawat 50 microseconds, at isang switch off ang bawat 50 microseconds). Samakatuwid, ang ratio ng mga lumilipat oras sa kabuuang oras ay 1 / 25 0.04 =. Ang kapangyarihan pagwawaldas kapag lumilipat ay (12v / 2) x (40A / 2) = 120 Watts. Kaya't ang average switching pagkawala ay 120W x 0.04 4.8 = Watts.

Anumang kapangyarihan pagwawaldas sa itaas tungkol sa 1 Watt ay nangangailangan na ang MOSFET ay inimuntar sa isang heatsink. Power MOSFETs dumating sa isang iba't ibang mga package, ngunit normal na magkaroon ng isang tab metal na kung saan ay inilagay laban sa heatsink, at ito ay ginagamit upang magsagawa ng init ang layo mula sa MOSFET semiconductor.

Ang kapangyarihan paghawak ng pakete na walang dagdag na heatsink ay napakaliit. Sa ilang MOSFETs, ang tab na metal ay konektado sa loob sa isa sa mga MOSFETs terminal - karaniwang ang alisan ng tubig. Ito ay isang kawalan ng ito ay nangangahulugan na hindi mo mapagkasya higit sa isang MOSFET sa isang heatsink walang electrically isolating ang MOSFET pakete mula sa metal heatsink. Ito ay maaaring gawin na may manipis na mica sheet nakalagay sa pagitan ng pakete at ang heatsink. Ang ilang MOSFETs may package ilang mula sa mga terminal, na kung saan ay mas mahusay. Sa katapusan ng araw ang iyong mga desisyon ay malamang na batay sa presyo gayunpaman!

2.3.1. Drain kasalukuyang

MOSFETs ay karaniwang advertised sa pamamagitan ng kanilang maximum patuluin kasalukuyang. Ang advertising blurb, at mga tampok sa listahan sa harap ng datasheet maaaring quote ng isang tuloy-tuloy na alisan ng tubig kasalukuyang, Id, ng 70 Amps, at isang pulsed patuluin kasalukuyang ng 350 Amps. Dapat kang maging napaka-ingat sa mga numero. Ang mga ito ay hindi ang pangkalahatang average na halaga, ngunit ang maximum MOSFET ay magtataglay sa ilalim ng pinakamahusay na posibleng mga pangyayari. Para sa isang panimula, ang mga ito ay normal na naka-quote para sa paggamit sa isang pakete temperatura ng 25 ºC. Ito ay lubhang walang kasiguruhan na kapag ikaw ay pagpasa 70 Amps na ang kaso ay pa rin sa 25ºC! Sa datasheet doon ay dapat na isang graph ng kung paano ito figure derates ng pagtaas ng temperatura.

Ang pulsed patuluin kasalukuyang ay laging naka-quote sa ilalim lumilipat kondisyon sa paglipat beses sa napakaliit na pagsulat sa ibaba ng pahina! Ito ay maaaring isang maximum pulse width ng isang pares ng mga daang microseconds, at isang duty cycle (porsyento ng mga oras sa ON OFF) ng lamang 2%, na kung saan ay hindi masyadong praktikal. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa kasalukuyang rating ng MOSFETs, magkaroon ng isang pagtingin sa ito International Rectifier dokumento.

Kung hindi mo mahanap ang isang solong MOSFET na may isang sapat na mataas na maximum patuluin kasalukuyang, pagkatapos ay maaari mong ikonekta ang higit sa isang kahanay. Tingnan mamaya para sa impormasyon sa kung paano gawin ito.

2.3.2. bilis

Ikaw ay gamit ang MOSFET sa isang inililipat mode upang makontrol ang bilis ng Motors. Tulad ng nakita natin mas maaga, ang mas mahaba na ang MOSFET ay sa estado kung saan ito ay hindi sa o off, mas kapangyarihan ito mapawi. Ang ilang MOSFETs ay mas mabilis kaysa sa iba. Karamihan sa modernong mga bago ay madaling maging mabilis na sapat upang lumipat sa ilang mga sampu-sampung kHz, dahil ito ay halos palaging kung paano sila ay ginagamit. Sa pahina 2 ng datasheet, dapat mong makita ang mga parameter Turn-On Delay Time, Rise Time, Turn-Off Delay Oras at Fall Time. Kung ang mga ito ay idinagdag sa lahat up, ito ay magbibigay sa iyo ang tinatayang minimum square wave panahon na maaaring magamit upang lumipat ito MOSFET: 229ns. Ito ay kumakatawan sa isang dalas ng 4.3MHz. Tandaan na ito ay makakuha ng masyadong mainit kahit na dahil ito gastusin ng isang pulutong ng kanyang panahon sa paglipat sa paglipas ng estado.

3. Ang isang disenyo halimbawa

Upang makakuha ng ilang mga ideya ng kung paano gamitin ang mga parameter, at ang mga graph sa datasheet, kami ay pumunta sa pamamagitan ng isang disenyo halimbawa:
problema: Ang isang buong tulay speed controller circuit ay dinisenyo upang kontrolin ang isang 12v motor. Ang lumilipat dalas ay dapat na sa itaas ng mga naririnig limit (20kHz). motor ay may isang kabuuang paglaban ng 0.12 Ohms. Pumili angkop MOSFETs para sa tulay circuit, sa loob ng makatwirang limitasyon ng presyo, at magmungkahi ng anumang heatsinking na maaaring kailanganin. Ang ambient temperatura ay ipinapalagay na maging 25ºC.

solusyon: Hinahayaan magkaroon ng isang pagtingin sa mga IRF3205 at makita kung ito ay bagay. Una ang alisan ng tubig kasalukuyang kinakailangan. Sa stall, ang motor ay magdadala 12v / 0.12 Ohms = 100 Amps. Kami ay unang gumawa ng isang hula sa temperatura junction, sa 125ºC Kailangan namin mahanap kung ano ang pinakamataas patuluin kasalukuyang ay 125ºC muna. Ang graph ng figure 9 ay nagpapakita sa amin na sa 125ºC, ang maximum na patuluin kasalukuyang ay tungkol sa 65 Amps. Samakatuwid 2 IRF3205s kahanay ay dapat na kaya sa kadahilanang ito.

Kung magkano ang kapangyarihan ay ang dalawang parallel MOSFETs ay dissipating? Nagbibigay-daan sa magsimula sa ang kapangyarihan pagwawaldas habang ON at ang motor stalled, o lamang simula. Iyon ay ang kasalukuyang squared beses ang on-paglaban. Ano ang RDS (on) sa 125ºC? Figure 4 ay nagpapakita kung paano ito ay derated mula sa front-page halaga ng 0.008 Ohms, sa pamamagitan ng isang factor ng tungkol 1.6. Samakatuwid, ipinapalagay namin RDS (on) ay 0.008 1.6 x = 0.0128. Samakatuwid PD = 50 50 x x 0.0128 32 = Watts. Gaano karami ng ang oras ay ang motor alinman stalled o simula? Ito ay imposible upang sabihin, kaya magkakaroon kami ng upang hulaan. 20% ng oras ay ganap ng isang konserbatibo figure - ito ay malamang na maging isang pulutong mas kaunti. Dahil ang kapangyarihan ay nagiging sanhi ng init, at ang init pagpapadaloy ay ganap ng isang mabagal na proseso, ang epekto ng kapangyarihan-aaliw ay may kaugaliang upang makakuha ng mga averages na out sa ibabaw medyo matagal na panahon ng oras, sa rehiyon ng mga segundo. Samakatuwid maaari naming derate ang kapangyarihan na kinakailangan sa mga naka-quote 20%, upang makarating sa isang average na kapangyarihan pagwawaldas ng 32W x 20% = 6.4W.

Ngayon kami ay dapat idagdag ang kapangyarihan pang-anyaya dahil sa paglipat. Ito ay nangyari sa panahon ng tumaas at mahulog beses, na kung saan ay naka-quote sa talahanayan Electrical katangian bilang 100ns at 70ns ayon sa pagkakabanggit. Sa pag-aakala ang MOSFET driver ay maaaring magbigay ng sapat na kasalukuyang upang matupad ang mga pangangailangan ng mga numero (gate drive source pagtutol ng 2.5 Ohms = pulse output drive kasalukuyang ng 12v / 2.5 Ohms = 4.8 Amps), pagkatapos ay ang ratio ng mga lumilipat oras upang tumatag-estado ng panahon ay 170ns * 20kHz = 3.4mW na kung saan ay bale-wala. Ang mga on-off timings ay isang bit magaspang gayunpaman, para sa karagdagang impormasyon tungkol sa on-off beses, makikita dito.

Ngayon kung ano ang mga lumilipat mga kinakailangan? Ang MOSFET driver ship ginagamit namin ay makaya sa karamihan sa mga ito, ngunit nito nagkakahalaga checking. Ang turn-on boltahe, Vgs (th), mula sa mga graph ng Figure 3 ay lamang ng higit 5 Volts. Nakapagpadala na kami nakita na ang driver ay dapat na magagawang sa source 4.8 Amps para sa isang napaka-maikling panahon ng oras.

Ngayon kung ano ang tungkol sa heatsink. Baka gusto mong basahin ang mga kabanata sa heatsinks bago seksyon na ito. Gusto naming panatilihin ang temperatura para sa mga semiconductor junction ibaba 125ºC, at kami ay sinabi na ang ambient temperatura ay 25ºC. Samakatuwid, na may isang MOSFET dissipating 6.4W sa karaniwan, ang kabuuang thermal paglaban dapat na mas mababa kaysa sa (125 - 25) / 6.4 15.6 = ºC / W. Ang thermal pagtutol mula kantong sa kaso ay gumagawa up para sa 0.75 ºC / W dito, tipikal na kaso sa mga halaga heatsink (gamit thermal compound) ay 0.2 ºC / W, na nag-iiwan 15.6 - 0.75 - 0.2 = 14.7 ºC / W para sa heatsink mismo. Heatsinks ng θjc halaga ay masyadong maliit at murang. Tandaan na ang parehong heatsink ay maaaring gamitin para sa parehong mga MOSFETs sa kaliwa ng o sa kanan ng load sa H- tulay, dahil ang mga ito ng dalawang MOSFETs kailan man ay hindi ang pareho sa at sa parehong oras, at sa gayon ay hindi kailanman ang parehong ay dissipating kapangyarihan sa Parehong oras. Ang mga kaso ng mga ito ay dapat na electrically ilang gayunman. Tingnan ang pahina ng heatsinks para sa karagdagang impormasyon sa mga kinakailangang electrical paghihiwalay.

4. driver MOSFET

Upang i-isang kapangyarihan MOSFET sa, ang gate terminal ay dapat na itakda sa isang boltahe ng hindi bababa 10 volts mas malaki kaysa sa source terminal (tungkol sa 4 volts para sa lohika antas MOSFETs). Ito ay comfortably sa itaas ng Vgs (th) parameter.

Isang katangian ng kapangyarihan MOSFETs ay na mayroon sila ng isang malaking ligaw kapasidad sa pagitan ng gate at ang iba pang mga terminal, Ciss. Ang epekto ng ito ay na kapag ang pulso sa gate terminal dumating, dapat muna itong singilin ito kapasidad sa harap ng gate boltahe ay maaaring maabot ang 10 volts kinakailangan. Ang gate terminal pagkatapos epektibong tumagal kasalukuyang. Kaya't ang circuit na nag-mamaneho ang gate terminal ay dapat na kaya ng supplying isang makatwirang kasalukuyang kaya ang kalat-kalat na kapasidad ay maaaring sisingilin up sa lalong madaling panahon. Ang pinakamahusay na paraan upang gawin ito ay ang paggamit ng isang dedikado MOSFET driver chip.

May isang pulutong ng MOSFET chips driver magagamit mula sa ilang mga kumpanya. Ang ilang mga ay ipinapakita na may mga link sa mga datasheets sa talahanayan sa ibaba. Ang ilang mga nangangailangan ng MOSFET source terminal na grawnded (para sa mas mababang 2 MOSFETs sa isang buong tulay o lamang ng isang simpleng switching circuit). Ang ilan ay maaaring magdala ng isang MOSFET sa source sa isang mas mataas na boltahe. Mga ito ay may isang on-chip charge pump, na nangangahulugan na maaari silang bumuo ng ang 22 volts kinakailangan upang i-on ang upper MOSFET sa isang buong brifge on. Ang TDA340 kahit kumokontrol sa swicthing pagkakasunod-sunod para sa iyo. Ang ilang mga maaaring supply ng mas maraming bilang 6 Amps kasalukuyang bilang isang napaka-maikling pulse na singilin up ang kalat-kalat na gate kapasidad.

Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga MOSFETs at kung paano upang himukin ang mga ito, International Rectifier ay may isang hanay ng mga teknikal na mga papeles sa kanilang HEXFET range dito.

Kadalasan makikita mo ang isang mababang halaga risistor sa pagitan ng MOSFET driver at ang MOSFET gate terminal. Ito ay upang palamigin ang anumang tugtog oscillations sanhi ng ang mga lead inductance at gate kapasidad na maaaring kung hindi man lampasan ang pinakamataas na boltahe pinapayagan sa gate terminal. Ito rin slows down ang rate na kung saan ang MOSFET lumiliko sa at off. Ito ay maaaring maging kapaki-pakinabang kung ang tunay diodes sa MOSFET huwag i-on ang mabilis sapat. Higit pang mga detalye ng mga ito ay matatagpuan sa International Rectifier teknikal na mga dokumento.

5. paralleling MOSFETs

MOSFETs ay maaaring mailagay sa kahilera upang mapabuti ang kasalukuyang paghawak ng kakayahan. Simply sumali sa Gate, Source at Drain terminal magkasama. Anumang bilang ng mga MOSFETs maaaring paralleled up, ngunit tandaan na ang gate kapasidad nagdadagdag up habang ikaw parallel pa MOSFETs, at sa huli ang MOSFET driver ay hindi magagawang upang himukin ang mga ito. Tandaan na hindi ka maaaring parellel bipolar transistors tulad nito. Ang mga dahilan sa likod na ito ay tinalakay sa isang teknikal na papel dito.

Prev:Ano ang isang MOSFET, kung ano ang hitsura nito tulad ng, at kung paano ito gumagana?

Next:FMUSER X01 FM transmiter Dinadala Radio sa War-Torn Areas

Mag-iwan ng mensahe

Listahan ng Mensahe

Comments Loading ...

Products Kategorya

Produkto Tags

Fmuser Sites

Ano ang mga driver ng MOSFET at MOSFET?

Mag-iwan ng mensahe

Listahan ng Mensahe