MOSFET პაკეტის გადამრთველი მილის შერჩევა და მიკროსქემის დიაგრამები

პირველი ნაბიჯი არის არჩევანის გაკეთებაMOSFET-ები, რომლებიც ორი ძირითადი ტიპისაა: N-არხი და P-არხი. ენერგეტიკულ სისტემებში MOSFET-ები შეიძლება მოვიაზროთ, როგორც ელექტრო გადამრთველები. როდესაც დადებითი ძაბვა ემატება N-არხის MOSFET-ის კარიბჭესა და წყაროს შორის, მისი გადამრთველი ატარებს. გამტარობის დროს, დენი შეიძლება მიედინება გადამრთველის მეშვეობით დრენაჟიდან წყარომდე. არსებობს შიდა წინააღმდეგობა დრენაჟსა და წყაროს შორის, რომელსაც ეწოდება on-resistance RDS(ON). ნათელი უნდა იყოს, რომ MOSFET-ის კარიბჭე არის მაღალი წინაღობის ტერმინალი, ამიტომ კარიბჭეს ყოველთვის ემატება ძაბვა. ეს არის მიწისადმი წინააღმდეგობა, რომელსაც კარიბჭე უკავშირდება შემდეგში წარმოდგენილი მიკროსქემის დიაგრამაში. თუ კარიბჭე ჩამოკიდებული დარჩა, მოწყობილობა არ იმუშავებს ისე, როგორც დაპროექტებულია და შეიძლება ჩართოთ ან გამორთოთ არასასურველ მომენტებში, რაც გამოიწვევს სისტემაში ენერგიის პოტენციურ დაკარგვას. როდესაც წყაროსა და კარიბჭეს შორის ძაბვა ნულის ტოლია, გადამრთველი გამორთულია და დენი ჩერდება მოწყობილობაში. მიუხედავად იმისა, რომ მოწყობილობა ამ ეტაპზე გამორთულია, ჯერ კიდევ არის მცირე დენი, რომელსაც ეწოდება გაჟონვის დენი, ან IDSS.

 

 

ნაბიჯი 1: აირჩიეთ N-არხი ან P-არხი

დიზაინისთვის სწორი მოწყობილობის არჩევის პირველი ნაბიჯი არის გადაწყვეტა, გამოიყენო N-არხი თუ P-არხი MOSFET. ტიპიური დენის გამოყენებაში, როდესაც MOSFET არის დამიწებული და დატვირთვა დაკავშირებულია საბარგულის ძაბვასთან, ეს MOSFET წარმოადგენს დაბალი ძაბვის გვერდით გადამრთველს. დაბალი ძაბვის გვერდით გადამრთველში, N- არხიMOSFETუნდა იქნას გამოყენებული მოწყობილობის გამორთვის ან ჩართვისთვის საჭირო ძაბვის გათვალისწინებით. როდესაც MOSFET უკავშირდება ავტობუსს და დატვირთვა დამიწებულია, გამოყენებული უნდა იქნას მაღალი ძაბვის გვერდითი გადამრთველი. P-არხის MOSFET ჩვეულებრივ გამოიყენება ამ ტოპოლოგიაში, ისევ ძაბვის დრაივის გათვალისწინებით.

ნაბიჯი 2: განსაზღვრეთ მიმდინარე რეიტინგი

მეორე ნაბიჯი არის MOSFET-ის მიმდინარე რეიტინგის შერჩევა. მიკროსქემის სტრუქტურიდან გამომდინარე, ეს დენის რეიტინგი უნდა იყოს მაქსიმალური დენი, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს დატვირთვას ნებისმიერ ვითარებაში. ძაბვის შემთხვევაში, დიზაინერმა უნდა უზრუნველყოს, რომ შერჩეულმა MOSFET-ს გაუძლებს ამ დენის რეიტინგს, მაშინაც კი, როდესაც სისტემა აწარმოებს მწვერვალ დენებს. განხილული ორი მიმდინარე შემთხვევაა უწყვეტი რეჟიმი და პულსის მწვერვალები. ეს პარამეტრი ეფუძნება FDN304P მილის DATASHEET-ს, როგორც მითითებას და პარამეტრები ნაჩვენებია ფიგურაში:

 

 

 

უწყვეტი გამტარობის რეჟიმში, MOSFET არის მდგრად მდგომარეობაში, როდესაც დენი მუდმივად მიედინება მოწყობილობაში. პულსის მწვერვალები არის მაშინ, როდესაც მოწყობილობაში დიდი რაოდენობით ტალღა (ან მწვერვალი) მიედინება. მას შემდეგ, რაც ამ პირობებში მაქსიმალური დენი დადგინდება, უბრალოდ საქმეა უშუალოდ ისეთი მოწყობილობის შერჩევა, რომელიც გაუძლებს ამ მაქსიმალურ დენს.

ნომინალური დენის არჩევის შემდეგ, თქვენ ასევე უნდა გამოთვალოთ გამტარობის დაკარგვა. პრაქტიკაში,MOSFETარ არის იდეალური მოწყობილობა, რადგან გამტარ პროცესში იქნება დენის დაკარგვა, რასაც გამტარობის დაკარგვა ეწოდება. MOSFET-ში "ჩართულია", როგორც ცვლადი წინააღმდეგობა, რომელიც განისაზღვრება მოწყობილობის RDS (ON) და ტემპერატურისა და მნიშვნელოვანი ცვლილებებით. მოწყობილობის დენის გაფრქვევა შეიძლება გამოითვალოს Iload2 x RDS(ON)-დან და რადგან ჩართვის წინააღმდეგობა იცვლება ტემპერატურის მიხედვით, დენის გაფრქვევა პროპორციულად იცვლება. რაც უფრო მაღალია VGS ძაბვა, რომელიც გამოიყენება MOSFET-ზე, მით უფრო მცირე იქნება RDS(ON); პირიქით, რაც უფრო მაღალი იქნება RDS(ON). სისტემის დიზაინერისთვის, ეს არის ის ადგილი, სადაც კომპენსაციები მოქმედებს სისტემის ძაბვის მიხედვით. პორტატული დიზაინისთვის უფრო ადვილია (და უფრო გავრცელებული) დაბალი ძაბვის გამოყენება, ხოლო სამრეწველო დიზაინისთვის შეიძლება უფრო მაღალი ძაბვის გამოყენება. გაითვალისწინეთ, რომ RDS(ON) წინააღმდეგობა ოდნავ იზრდება დენით. RDS(ON) რეზისტორის სხვადასხვა ელექტრულ პარამეტრებში ვარიაციები შეგიძლიათ იხილოთ მწარმოებლის მიერ მოწოდებულ ტექნიკურ მონაცემებში.

 

 

 

ნაბიჯი 3: განსაზღვრეთ თერმული მოთხოვნები

MOSFET-ის არჩევის შემდეგი ნაბიჯი არის სისტემის თერმული მოთხოვნების გამოთვლა. დიზაინერმა უნდა განიხილოს ორი განსხვავებული სცენარი, ყველაზე ცუდი და ნამდვილი შემთხვევა. ყველაზე უარესი სცენარის გამოთვლა რეკომენდირებულია, რადგან ეს შედეგი უზრუნველყოფს უსაფრთხოების უფრო დიდ ზღვარს და უზრუნველყოფს, რომ სისტემა არ ჩავარდება. ასევე არსებობს გარკვეული გაზომვები, რომლებიც უნდა იცოდეთ MOSFET მონაცემთა ფურცელზე; როგორიცაა თერმული წინააღმდეგობა შეფუთული მოწყობილობის ნახევარგამტარულ შეერთებასა და გარემოს შორის და შეერთების მაქსიმალური ტემპერატურა.

 

მოწყობილობის შეერთების ტემპერატურა უდრის გარემოს მაქსიმალურ ტემპერატურას, პლუს თერმული წინააღმდეგობის და ენერგიის გაფრქვევის პროდუქტი (შეერთების ტემპერატურა = გარემოს მაქსიმალური ტემპერატურა + [თერმული წინააღმდეგობა × დენის გაფრქვევა]). ამ განტოლებიდან შეიძლება ამოიხსნას სისტემის მაქსიმალური სიმძლავრის გაფრქვევა, რომელიც განსაზღვრებით უდრის I2 x RDS(ON). ვინაიდან პერსონალმა დაადგინა მაქსიმალური დენი, რომელიც გაივლის მოწყობილობას, RDS(ON) შეიძლება გამოითვალოს სხვადასხვა ტემპერატურაზე. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ მარტივ თერმოდელებთან ურთიერთობისას დიზაინერმა ასევე უნდა გაითვალისწინოს ნახევარგამტარული შეერთების/მოწყობილობის კორპუსის თბოტევადობა და კორპუსის/გარემო; ანუ, საჭიროა, რომ ბეჭდური მიკროსქემის დაფა და პაკეტი დაუყოვნებლივ არ გაცხელდეს.

ჩვეულებრივ, PMOSFET-ში იქნება პარაზიტული დიოდი, დიოდის ფუნქციაა თავიდან აიცილოს წყარო-დრენაჟის საპირისპირო კავშირი, PMOS-ისთვის NMOS-თან შედარებით უპირატესობა ის არის, რომ მისი ჩართვის ძაბვა შეიძლება იყოს 0, ხოლო ძაბვის სხვაობა DS ძაბვა არ არის ბევრი, ხოლო NMOS იმ პირობით მოითხოვს, რომ VGS იყოს ზღურბლზე მეტი, რაც გამოიწვევს საკონტროლო ძაბვას აუცილებლად უფრო დიდი ვიდრე საჭირო ძაბვა და იქნება ზედმეტი პრობლემები. PMOS არჩეულია საკონტროლო გადამრთველად შემდეგი ორი აპლიკაციისთვის:

 

მოწყობილობის შეერთების ტემპერატურა უდრის გარემოს მაქსიმალურ ტემპერატურას, პლუს თერმული წინააღმდეგობის და ენერგიის გაფრქვევის პროდუქტი (შეერთების ტემპერატურა = გარემოს მაქსიმალური ტემპერატურა + [თერმული წინააღმდეგობა × დენის გაფრქვევა]). ამ განტოლებიდან შეიძლება ამოიხსნას სისტემის მაქსიმალური სიმძლავრის გაფრქვევა, რომელიც განსაზღვრებით უდრის I2 x RDS(ON). ვინაიდან დიზაინერმა დაადგინა მაქსიმალური დენი, რომელიც გაივლის მოწყობილობას, RDS(ON) შეიძლება გამოითვალოს სხვადასხვა ტემპერატურაზე. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ მარტივ თერმოდელებთან ურთიერთობისას დიზაინერმა ასევე უნდა გაითვალისწინოს ნახევარგამტარული შეერთების/მოწყობილობის კორპუსის თბოტევადობა და კორპუსის/გარემო; ანუ, საჭიროა, რომ ბეჭდური მიკროსქემის დაფა და პაკეტი დაუყოვნებლივ არ გაცხელდეს.

ჩვეულებრივ, PMOSFET-ში იქნება პარაზიტული დიოდი, დიოდის ფუნქციაა თავიდან აიცილოს წყარო-დრენაჟის საპირისპირო კავშირი, PMOS-ისთვის NMOS-თან შედარებით უპირატესობა ის არის, რომ მისი ჩართვის ძაბვა შეიძლება იყოს 0, ხოლო ძაბვის სხვაობა DS ძაბვა არ არის ბევრი, ხოლო NMOS იმ პირობით მოითხოვს, რომ VGS იყოს ზღურბლზე მეტი, რაც გამოიწვევს საკონტროლო ძაბვას აუცილებლად უფრო დიდი ვიდრე საჭირო ძაბვა და იქნება ზედმეტი პრობლემები. PMOS არჩეულია საკონტროლო გადამრთველად შემდეგი ორი აპლიკაციისთვის:

ამ წრედის დათვალიერებისას, საკონტროლო სიგნალი PGC აკონტროლებს, აწვდის თუ არა V4.2 ენერგიას P_GPRS-ს. ეს წრე, წყარო და გადინების ტერმინალები არ არის დაკავშირებული საპირისპირო მხარეს, R110 და R113 არსებობს იმ გაგებით, რომ R110 საკონტროლო კარიბჭის დენი არ არის ძალიან დიდი, R113 აკონტროლებს კარიბჭეს ნორმალურ, R113 აწევა მაღლა, როგორც PMOS. , მაგრამ ასევე შეიძლება ჩაითვალოს საკონტროლო სიგნალზე აწევის სახით, როდესაც MCU შიდა ქინძისთავები და აწევა, ანუ, გამომავალი ღია დრენაჟის გამომავალია, როდესაც გამომავალი არის ღია გადინება, და ვერ მართავს PMOS-ს. გამორთულია, ამ დროს აუცილებელია გარე ძაბვის აწევა, ამიტომ რეზისტორი R113 ორ როლს ასრულებს. მას დასჭირდება გარე ძაბვა აწევისთვის, ამიტომ რეზისტორი R113 ასრულებს ორ როლს. r110 შეიძლება იყოს პატარა, 100 ohms-მდეც შეიძლება.