نقاط انتخاب ماسفت

انتخاب ازماسفتبسیار مهم است، یک انتخاب بد ممکن است بر مصرف برق کل مدار تأثیر بگذارد، تسلط بر تفاوت های ظریف اجزای مختلف ماسفت و پارامترها در مدارهای سوئیچینگ مختلف می تواند به مهندسان کمک کند تا از بسیاری از مشکلات جلوگیری کنند، در زیر برخی از توصیه های Guanhua Weiye آورده شده است. برای انتخاب ماسفت ها

 

اول، کانال P و کانال N

اولین قدم تعیین استفاده از ماسفت های کانال N یا P است. در کاربردهای برق، هنگامی که یک زمین ماسفت، و بار به ولتاژ تنه متصل می شود،ماسفتیک کلید جانبی ولتاژ پایین را تشکیل می دهد. در سوئیچینگ جانبی ولتاژ پایین معمولاً از ماسفت های کانال N استفاده می شود که در نظر گرفتن ولتاژ مورد نیاز برای خاموش یا روشن کردن دستگاه است. هنگامی که ماسفت به باس و زمین بار متصل می شود، از یک کلید جانبی ولتاژ بالا استفاده می شود. به دلیل ملاحظات درایو ولتاژ معمولاً از ماسفت های کانال P استفاده می شود. برای انتخاب اجزای مناسب برای برنامه، تعیین ولتاژ مورد نیاز برای راه اندازی دستگاه و نحوه پیاده سازی آن در طراحی بسیار مهم است. مرحله بعدی تعیین درجه ولتاژ مورد نیاز یا حداکثر ولتاژی است که قطعه می تواند حمل کند. هر چه درجه ولتاژ بالاتر باشد، هزینه دستگاه نیز بیشتر می شود. در عمل، درجه بندی ولتاژ باید بیشتر از ولتاژ تنه یا باس باشد. این محافظت کافی را فراهم می کند تا ماسفت خراب نشود. برای انتخاب ماسفت، تعیین حداکثر ولتاژ قابل تحمل از تخلیه به منبع، یعنی حداکثر VDS مهم است، بنابراین مهم است که بدانیم حداکثر ولتاژی که ماسفت می تواند تحمل کند با دما متفاوت است. طراحان باید محدوده ولتاژ را در کل محدوده دمای عملیاتی آزمایش کنند. ولتاژ نامی باید حاشیه کافی برای پوشش این محدوده داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که مدار خراب نمی شود. علاوه بر این، سایر عوامل ایمنی باید به عنوان گذرا ولتاژ القایی در نظر گرفته شوند.

 

دوم، تعیین رتبه فعلی

امتیاز جریان ماسفت به ساختار مدار بستگی دارد. درجه جریان حداکثر جریانی است که بار تحت هر شرایطی می تواند تحمل کند. مشابه مورد ولتاژ، طراح باید مطمئن شود که ماسفت انتخابی قادر به حمل این جریان نامی است، حتی زمانی که سیستم یک جریان سنبله تولید می کند. دو سناریوی فعلی که باید در نظر گرفته شود حالت پیوسته و نوک پالس است. هنگامی که جریان به طور مداوم از دستگاه عبور می کند، ماسفت در حالت هدایت پیوسته در حالت ثابت است. سنبله های پالس به تعداد زیادی نوسان (یا نوک جریان) در دستگاه اطلاق می شود که در این صورت، پس از تعیین حداکثر جریان، صرفاً انتخاب مستقیم دستگاهی است که بتواند این حداکثر جریان را تحمل کند.

 

پس از انتخاب جریان نامی، تلفات هدایت نیز محاسبه می شود. در موارد خاص،ماسفتبه دلیل تلفات الکتریکی که در طی فرآیند رسانایی رخ می دهد، اجزای ایده آل نیستند، به اصطلاح تلفات هدایتی. هنگامی که "روشن" است، ماسفت به عنوان یک مقاومت متغیر عمل می کند که توسط RDS(ON) دستگاه تعیین می شود و به طور قابل توجهی با دما تغییر می کند. تلفات برق دستگاه را می توان از Iload2 x RDS(ON) محاسبه کرد و از آنجایی که مقاومت روشن با دما متفاوت است، تلفات برق نیز به نسبت متفاوت است. هر چه ولتاژ VGS اعمال شده به ماسفت بیشتر باشد، RDS(ON) کمتر است. برعکس، RDS(ON) بالاتر است. برای طراح سیستم، این جایی است که معاوضه ها بسته به ولتاژ سیستم وارد عمل می شوند. برای طرح‌های قابل حمل، ولتاژهای پایین‌تر آسان‌تر (و رایج‌تر) هستند، در حالی که برای طرح‌های صنعتی، ولتاژهای بالاتر می‌توان استفاده کرد. توجه داشته باشید که مقاومت RDS(ON) با جریان کمی افزایش می یابد.

 

 

فناوری تأثیر فوق‌العاده‌ای بر ویژگی‌های مؤلفه دارد، و برخی از فناوری‌ها در هنگام افزایش حداکثر VDS منجر به افزایش RDS(ON) می‌شوند. برای چنین فناوری‌هایی، اگر قرار است VDS و RDS(ON) کاهش یابد، افزایش اندازه ویفر مورد نیاز است، بنابراین اندازه بسته‌بندی همراه با آن و هزینه توسعه مربوطه افزایش می‌یابد. تعدادی فناوری در این صنعت وجود دارد که سعی در کنترل افزایش اندازه ویفر دارند که از مهمترین آنها می توان به فناوری ترانچ و تعادل شارژ اشاره کرد. در فناوری ترانچ، یک ترانشه عمیق در ویفر تعبیه شده است که معمولاً برای ولتاژهای پایین در نظر گرفته شده است تا مقاومت RDS(ON) را کاهش دهد.

 

III. الزامات اتلاف گرما را تعیین کنید

مرحله بعدی محاسبه نیازهای حرارتی سیستم است. دو سناریو متفاوت باید در نظر گرفته شود، بدترین حالت و حالت واقعی. TPV محاسبه نتایج را برای بدترین سناریو توصیه می کند، زیرا این محاسبه حاشیه ایمنی بیشتری را فراهم می کند و تضمین می کند که سیستم از کار نخواهد افتاد.

 

IV. عملکرد سوئیچینگ

در نهایت عملکرد سوئیچینگ ماسفت. پارامترهای زیادی وجود دارند که بر عملکرد سوئیچینگ تأثیر می‌گذارند، از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به گیت/تخلیه، گیت/منبع و ظرفیت تخلیه/منبع اشاره کرد. این خازن ها به دلیل نیاز به شارژ در هر بار تعویض، تلفات سوئیچینگ را در قطعه ایجاد می کنند. در نتیجه سرعت سوئیچینگ ماسفت کاهش می یابد و بازده دستگاه کاهش می یابد. برای محاسبه مجموع تلفات دستگاه در هنگام سوئیچینگ، طراح باید تلفات در هنگام روشن شدن (Eon) و تلفات در هنگام خاموش شدن (Eoff) را محاسبه کند. این را می توان با معادله زیر بیان کرد: Psw = (Eon + Eoff) x فرکانس سوئیچینگ. و شارژ گیت (Qgd) بیشترین تأثیر را بر عملکرد سوئیچینگ دارد.