Πώς λειτουργούν τα MOSFET βελτιωμένων πακέτων

Κατά το σχεδιασμό ενός κυκλώματος τροφοδοσίας μεταγωγής ή κίνησης κινητήρα χρησιμοποιώντας ενθυλακωμένα MOSFET, οι περισσότεροι άνθρωποι λαμβάνουν υπόψη την αντίσταση ενεργοποίησης του MOS, τη μέγιστη τάση κ.λπ., το μέγιστο ρεύμα κ.λπ., και υπάρχουν πολλοί που λαμβάνουν υπόψη μόνο αυτούς τους παράγοντες. Τέτοια κυκλώματα μπορεί να λειτουργούν, αλλά δεν είναι εξαιρετικά και δεν επιτρέπονται ως επίσημα σχέδια προϊόντων.

Ακολουθεί μια μικρή περίληψη των βασικών στοιχείων του MOSFET καιMOSFETκυκλώματα προγράμματος οδήγησης, τα οποία αναφέρομαι σε πολλές πηγές, όχι όλα πρωτότυπα. Συμπεριλαμβανομένης της εισαγωγής MOSFET, χαρακτηριστικών, κυκλωμάτων κίνησης και εφαρμογής. Συσκευασία Τύποι MOSFET και διασταύρωση Το MOSFET είναι FET (άλλο JFET), μπορεί να κατασκευαστεί σε βελτιωμένο ή εξαντλητικό τύπο, κανάλι P ή κανάλι N συνολικά τεσσάρων τύπων, αλλά η πραγματική εφαρμογή μόνο βελτιωμένου MOSFET N καναλιών και ενισχυμένου P -το MOSFET καναλιού, που συνήθως αναφέρεται ως NMOS, ή το PMOS αναφέρεται σε αυτά τα δύο είδη.

Όσο για το γιατί να μην χρησιμοποιείτε MOSFET τύπου εξάντλησης, δεν συνιστάται να φτάσετε στο κάτω μέρος του. Για αυτούς τους δύο τύπους βελτιωτικών MOSFET, το NMOS χρησιμοποιείται πιο συχνά λόγω της χαμηλής αντίστασης και της ευκολίας κατασκευής του. Έτσι, οι εφαρμογές μεταγωγής τροφοδοσίας και κίνησης κινητήρα, χρησιμοποιούν γενικά NMOS. την ακόλουθη εισαγωγή, αλλά και περισσότεραNMOS-με βάση.

Τα MOSFET έχουν παρασιτική χωρητικότητα μεταξύ των τριών ακίδων, η οποία δεν χρειάζεται, αλλά λόγω περιορισμών της διαδικασίας κατασκευής. Η ύπαρξη παρασιτικής χωρητικότητας στο σχεδιασμό ή την επιλογή του κυκλώματος κίνησης είναι κάποιο πρόβλημα, αλλά δεν υπάρχει τρόπος να αποφευχθεί, και στη συνέχεια περιγράφεται λεπτομερώς. Όπως μπορείτε να δείτε στο σχηματικό MOSFET, υπάρχει μια παρασιτική δίοδος μεταξύ της αποστράγγισης και της πηγής.

Αυτό ονομάζεται δίοδος αμαξώματος και είναι σημαντικό για την οδήγηση επαγωγικών φορτίων όπως οι κινητήρες. Παρεμπιπτόντως, η δίοδος σώματος υπάρχει μόνο σε μεμονωμένα άτομαMOSFETκαι συνήθως δεν υπάρχει μέσα στο τσιπ ολοκληρωμένου κυκλώματος.MOSFET ON ΧαρακτηριστικάOn σημαίνει ότι λειτουργεί ως διακόπτης, που ισοδυναμεί με κλείσιμο διακόπτη.

Χαρακτηριστικά NMOS, Vgs μεγαλύτερη από μια ορισμένη τιμή θα διεξάγει, κατάλληλα για χρήση στην περίπτωση που η πηγή είναι γειωμένη (οδήγηση χαμηλής ποιότητας), εφόσον η τάση πύλης είναι 4V ή 10V. Χαρακτηριστικά PMOS, Vgs μικρότερη από μια συγκεκριμένη τιμή, κατάλληλα για χρήση στην περίπτωση που η πηγή είναι συνδεδεμένη με VCC (μονάδα υψηλής τεχνολογίας). Ωστόσο, αν και το PMOS μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί ως οδηγός υψηλής τεχνολογίας, το NMOS χρησιμοποιείται συνήθως σε προγράμματα οδήγησης υψηλής τεχνολογίας λόγω της μεγάλης αντίστασης, της υψηλής τιμής και των λίγων τύπων αντικατάστασης.

Συσκευασία Απώλεια σωλήνων μεταγωγής MOSFET, είτε είναι NMOS είτε PMOS, μετά την αγωγή υπάρχει αντίσταση, έτσι ώστε το ρεύμα να καταναλώνει ενέργεια σε αυτήν την αντίσταση, αυτό το μέρος της ενέργειας που καταναλώνεται ονομάζεται απώλεια αγωγιμότητας. Η επιλογή ενός MOSFET με μικρή αντίσταση on-resistence θα μειώσει την απώλεια αγωγιμότητας. Σήμερα, η αντίσταση του MOSFET μικρής ισχύος είναι γενικά περίπου δεκάδες milliohms, και μερικά milliohms είναι επίσης διαθέσιμα. Το MOS δεν πρέπει να ολοκληρώνεται σε μια στιγμή όταν μεταφέρει και διακόπτεται. Η τάση και στις δύο πλευρές του MOS έχει διαδικασία μείωσης, και το ρεύμα που ρέει μέσα από αυτό έχει μια διαδικασία αύξησης. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η απώλεια του MOSFET είναι το προϊόν του τάση και το ρεύμα, το οποίο ονομάζεται απώλεια μεταγωγής. Συνήθως η απώλεια μεταγωγής είναι πολύ μεγαλύτερη από την απώλεια αγωγιμότητας και όσο πιο γρήγορη είναι η συχνότητα μεταγωγής, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια. Το γινόμενο της τάσης και του ρεύματος τη στιγμή της αγωγιμότητας είναι πολύ μεγάλο, με αποτέλεσμα μεγάλες απώλειες.

Η συντόμευση του χρόνου μεταγωγής μειώνει την απώλεια σε κάθε αγωγιμότητα. Η μείωση της συχνότητας μεταγωγής μειώνει τον αριθμό των διακοπτών ανά μονάδα χρόνου. Και οι δύο αυτές προσεγγίσεις μπορούν να μειώσουν τις απώλειες μεταγωγής. Το γινόμενο της τάσης και του ρεύματος τη στιγμή της αγωγιμότητας είναι μεγάλο και η προκύπτουσα απώλεια είναι επίσης μεγάλη. Η συντόμευση του χρόνου μεταγωγής μπορεί να μειώσει την απώλεια σε κάθε αγωγιμότητα. Η μείωση της συχνότητας μεταγωγής μπορεί να μειώσει τον αριθμό των διακοπτών ανά μονάδα χρόνου. Και οι δύο αυτές προσεγγίσεις μπορούν να μειώσουν τις απώλειες μεταγωγής. Οδήγηση Σε σύγκριση με τα διπολικά τρανζίστορ, πιστεύεται γενικά ότι δεν απαιτείται ρεύμα για την ενεργοποίηση ενός συσκευασμένου MOSFET, εφόσον η τάση GS είναι πάνω από μια ορισμένη τιμή. Αυτό είναι εύκολο να γίνει, ωστόσο, χρειαζόμαστε και ταχύτητα. Η δομή του ενθυλακωμένου MOSFET μπορεί να φανεί παρουσία παρασιτικής χωρητικότητας μεταξύ GS, GD και η οδήγηση του MOSFET είναι, στην πραγματικότητα, η φόρτιση και η εκφόρτιση της χωρητικότητας. Η φόρτιση του πυκνωτή απαιτεί ρεύμα, επειδή η άμεση φόρτιση του πυκνωτή μπορεί να θεωρηθεί ως βραχυκύκλωμα, επομένως το στιγμιαίο ρεύμα θα είναι μεγαλύτερο. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να προσέξετε κατά την επιλογή/σχεδιασμό ενός προγράμματος οδήγησης MOSFET είναι το μέγεθος του στιγμιαίου ρεύματος βραχυκυκλώματος που μπορεί να παρασχεθεί.

Το δεύτερο πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι, που χρησιμοποιείται γενικά σε NMOS μονάδας υψηλών προδιαγραφών, η τάση της πύλης στην ώρα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την τάση της πηγής. Η τάση της πηγής αγωγιμότητας MOSFET υψηλής τεχνολογίας και η τάση αποστράγγισης (VCC) είναι ίδια, επομένως η τάση πύλης από το VCC είναι 4 V ή 10 V. Εάν στο ίδιο σύστημα, για να έχουμε μεγαλύτερη τάση από το VCC, πρέπει να ειδικευτούμε σε κυκλώματα ενίσχυσης. Πολλοί οδηγοί κινητήρα διαθέτουν ενσωματωμένες αντλίες φόρτισης, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι θα πρέπει να επιλέξετε την κατάλληλη εξωτερική χωρητικότητα, προκειμένου να έχετε αρκετό ρεύμα βραχυκυκλώματος για να κινήσετε το MOSFET. 4V ή 10V χρησιμοποιούνται συνήθως στην τάση on-state του MOSFET, φυσικά, ο σχεδιασμός πρέπει να έχει ένα ορισμένο περιθώριο. Όσο υψηλότερη είναι η τάση, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα στην κατάσταση και τόσο χαμηλότερη η αντίσταση στην κατάσταση λειτουργίας. Σήμερα, υπάρχουν MOSFET με μικρότερη τάση on-state που χρησιμοποιούνται σε διαφορετικά πεδία, αλλά στα ηλεκτρονικά συστήματα αυτοκινήτων 12V, γενικά αρκεί η 4V on-state. Κύκλωμα κίνησης MOSFET και η απώλειά του.