1. Sissejuhatus

MOSFET tulevad nelja erinevat tüüpi. Nad võivad olla lisaseadmete või kahanemine režiim, ja need võivad olla n-kanaliga või p-kanaliga. Oleme huvitatud ainult n-kanaliga lisaseadmete MOSFET, ja need on ainsad, rääkisid nüüd. On ka loogika tasemel MOSFET ja normaalne MOSFET. Me saame kasutada mõlemat tüüpi.

Allikas terminal on tavaliselt negatiivne, ja äravoolu on positiivne (nimed viidata allikale ja äravoolu elektronid). Ülaltoodud jooniselt näitab dioodi ühendatud kogu MOSFET. See dioodi nimetatakse "sisemised dioodi", kuna see on ehitatud räni struktuuri MOSFET. See tuleneb sellest, kuidas võimsus LeitiMOSFETs on loodud kihtides räni, ja võib olla väga kasulik. Enamikul MOSFET arhitektuur, see on hinnatud samal praeguse kui MOSFET ise.

2. Parim MOSFET.

Et uurida parameetrid MOSFET, see on kasulik proovi andmeleht kätte. Click siin avada andmeplangi Rahvusvahelise alaldi IRF3205, mis me viidates. Esiteks peame minema läbi mõned olulisemad parameetrid, mida me käsitleme.

2.1. MOSFET parameetrid

Vastupanu korral R_{DS (edasi).}
See on resistentsus allikale ja äravoolu terminalide kui MOSFET lülitatakse täielikult.

Maksimaalne äravooluvool, I_{d (max).}
See on suurim voolutugevus, mida MOSFET võib seista suundumiseks lättest. See määrab suuresti pakendi ja RDS (edasi).

Võimsuse hajumine, P_d.
See on maksimaalne võimsuskäsitlust võime MOSFET, mis sõltub suuresti pakendi liigist see on.

Linear vähendamistegurile.
See on, kui palju maksimaalselt võimsuskadu parameeter eespool tuleb vähendada ühe ºC, kui temperatuur tõuseb üle 25ºC.

Laviini energia E_A
See on, kui palju energiat MOSFET talub all laviini tingimused. Avalanche tekib siis, kui maksimaalne äravool-lätte pinge on suurem, ja praegune kõrkjad läbi MOSFET. See ei tekita püsivaid kahjustusi nii kaua, kui energiat (elekter x aeg) laviin ei ületa maksimaalne.

Tippdioodide taastamine, dv / dt
See on, kui kiiresti sisemine diood ei lähe alates off olekus (tagurpidi kallutatud) sisselülitatud olekus (läbi). See sõltub sellest, kui palju pinge oli üle enne, kui see sisse lülitatud. Seega aeg, mis kulub, t = (tagurpidi pinge / tipp diode taastamine).

Dvihma ja allika vaheline pinge, V_DSS.
See on maksimaalne pinge, mida saab asetada alates lättest kui MOSFET on välja lülitatud.

Soojustakistus, θ_jc.
Lisateavet soojapidavuse, vaata peatükki Jahutusradiaatorid.

Värava läve pinge, V_{GS (th)}
See on minimaalne pinge vahel peab värava ja allikas terminalid omakorda MOSFET kohta. See on vaja rohkem kui see, et muuta see täielikult.

Edasijuhtivus, g_fs
Nagu paisu-lätte pinge on suurem, kui MOSFET on hakanud just sisse lülitada, siis on üsna lineaarset seost VGS ja äravoolu praegune. See parameeter on lihtsalt (Id / VGS) selles lineaarset lõiku.

Sisendi mahtuvus, C._ISS
See on keskendatud mahtuvuse tüürelektroodi terminal ja allika ja äravoolu terminalid. Mahtuvus neelu on kõige olulisem.

On üksikasjalikum tutvustus MOSFET rahvusvahelises alaldi Acrobat (PDF) dokumendi Võimsus MOSFET alused. See selgitab, kus mõned parameetrid pärinevad MOSFETi ehitusest.

2.2. Valiku tegemisel

Elektri ja soojuse tootmine

Võimsus et MOSFET peavad võitlema on üks suuremaid otsustavaks faktoriks. Võimu hajutatakse MOSFET on pinge seda korda praeguse läheb läbi. Kuigi see on üleminek suurel hulgal jõudu, see peaks olema suhteliselt väike, sest kas pinge on väga väike (lüliti on suletud - MOSFET on), või praegune läbimas see on väga väike (lüliti on avatud - MOSFET off). Pinge kogu MOSFET, kui see asub on takistus MOSFET, RDS (sisse lülitatud) korda praeguse läheb põhjalik see. See takistus, RDSon, hea võimsusega MOSFET väiksem kui 0.02 oomi. Siis võimu hajutatakse MOSFET:

Sest voolu 40 Amps, RDSon of 0.02 Ohmi see võim on 32 Watts. Ilma heatsink, MOSFET oleks läbipõlemist hajutavad seda palju võimu. Parim heatsink on teema omaette, mistõttu on pühendatud peatükk see: Jahutusradiaatorid.

On-takistus ei ole ainus põhjus võimsuskadu MOSFET. Teine allikas tekib siis, kui MOSFET vaheldumisi riikides. Lühikest aega, MOSFET on poole peal ja poolenisti. Kasutades sama näiteks arvud nagu eespoolgi vool olla poole väärtus, 20 Amps, ja pinge võib olla pool väärtus, 6 volti samal ajal. Nüüd võimu hajutama on 20 × 6 = 120 Watts. Kuid MOSFET vaid hajutavad selle lühikese aja jooksul, et MOSFET vaheldumisi riikides. Keskmine võimsuskadu põhjustatud seetõttu on palju vähem, ja sõltub suhteline korda MOSFET lülitades ja ei lülitades. Keskmine hajumise on võrrandiga:

2.3. Näide:

Probleem MOSFET lülitatakse kell 20kHz ning võtab 1 mikrosekundi vahetamiseks Ühendriigid (ära kustub ja välja lülitatud). Toitepinge on 12v ja praegune 40 Amps. Arvutage keskmine vahetamine võimsuse kadu, eeldades, et pinge ja voolu on poole väärtused ümberlülitumise perioodil.

Lahendus: Kell 20kHz, on MOSFET üleminek esinemise iga 25 mikrosekundit (lüliti iga 50 mikrosekundit ja väljalülitus iga 50 mikrosekundit). Seega suhe üleminek aega koguaeg 1 / 25 = 0.04. Võimu hajutamine lülitudes on (12v / 2) x (40A / 2) = 120 Watts. Seega keskmine lülitus kaotus on 120W x 0.04 = 4.8 Watts.

Iga võimsuskadu üle umbes 1 Watt nõuab, et MOSFET on paigaldatud radiaator. Võimsus MOSFET tulevad erinevaid pakette, kuid tavaliselt on metallist sakk, mis on asetatud vastu heatsink, ning seda kasutatakse läbi soojuse eemale MOSFET pooljuht.

Võimsus käitlemine pakendi ilma täiendava heatsink on väga väike. On mõned MOSFET, metall sakk on ühendatud sisemiselt üks MOSFET terminalid - tavaliselt äravoolu. See on puuduseks, sest see tähendab, et sa ei mahu rohkem kui üks MOSFET, et heatsink ilma elektriliselt isoleerida MOSFET pakett metallist heatsink. Seda saab teha õhukese vilgukivi lehed vahele panna pakett ja heatsink. Mõned MOSFET'il on pakendi isoleeritud klemmide, mis on parem. Lõpus päeval oma otsuse tõenäoliselt põhinev hind aga!

2.3.1. Laske praeguse

MOSFET üldiselt reklaamitakse nende maksimaalse äravoolu praegune. Reklaami Liepeet ja funktsioonid nimekirja esiküljel andmeplangi võib tsiteerida pidev äravool praegune, Id, on 70 Amps, ja impulsi äravoolu voolu 350 Amps. Sa pead olema väga ettevaatlik need arvud. Nad ei ole üldiselt keskmised väärtused, kuid maksimaalne MOSFET viib võimalikult heades tingimustes. Sest alguses, need on tavaliselt noteeritud kasutamiseks paketi temperatuur 25 ºC. On väga ebatõenäoline, kui sa möödud 70 Amps, et juhul ikkagi olema 25ºC! In andmeplangi peaks olema graafik, kuidas see arv derates temperatuuri tõstmisel.

Pulseerivat neelu vool alati tsiteeritud all lülitades tingimused koos lülitumisaegu väga väikestes kirjalikult allosas lehekülge! See võib olla impulsside maksimaalne laius paarsada mikrosekundit ja töötsüklit (aega protsentides ON OFF) ainult 2%, mis ei ole väga praktiline. Täpsemat teavet praeguse reitingud MOSFET, on pilk see Rahvusvaheline alaldi dokument.

Kui sa ei leia ühe MOSFET piisavalt kõrge maksimaalse äravoolu praegune, siis saate ühendada rohkem kui üks paralleelselt. Vaata hiljem teabe saamiseks selle kohta, kuidas seda teha.

2.3.2. kiirus

Sa kasutad MOSFET on sisse lülitatud režiimis, et kontrollida kiirust mootorid. Nagu me nägime, on enam, et MOSFET on seisundis, kus ta ei ole peale ega maha, seda rohkem see kaob. Mõned LeitiMOSFETs on kiiremad kui teised. Enamik moodsate lihtsalt piisavalt kiiresti lülituda mitukümmend kHz, kuna see on peaaegu alati, kuidas neid kasutatakse. Leheküljel 2 on datasheet, näed parameetrid avanemisviivitust aeg, tõusuaeg, turn-off viivitus ja Fall Time. Kui need kõik kokku liita, siis annan teile ligikaudne minimaalne täisnurklaineimpulssidega perioodi, mida võiks kasutada, et lülitada see MOSFET: 229ns. See kujutab endast sagedus 4.3MHz. Pange tähele, et see oleks väga kuumaks küll, sest see oleks kulutada palju oma aega minna üle riigi.

3. Disaini näiteks

Et saada aimu, kuidas kasutada parameetreid ja graafikud andmeplangi, me läheme läbi disaini näiteks:
Probleem: Täielik silla kiirusega Juhtlülituse eesmärk on juhtida 12v mootor. Impulsisagedust peab olema üle kuuldav piiri (20kHz). Mootor on kokku takistus 0.12 oomi. Vali sobiv MOSFET silla ringkonnakohtu mõistliku hinna piirmäära ja viita heatsinking mida võib vaja minna. Ümbritsev temperatuur, eeldatakse, et 25ºC.

Lahendus: Võimaldab pilk IRF3205 ja vaata, kas see sobib. Esiteks neelu vool nõue. Kell varisemine, mootor võtab 12v / 0.12 Ohmi = 100 Amps. Me esmalt vist ristmikul temperatuuri juures 125ºC Peame leidma, mida maksimaalne äravool praegune on 125ºC esimene. Graafik joonisel 9 näitab meile, et 125ºC maksimaalne äravool praegune on umbes 65 Amps. Seetõttu 2 IRF3205s paralleelselt peaks suutma selles suhtes.

Kui palju võimu on kaks paralleelset MOSFET võimalik hajutada? Alustame koos võimsuskadu viibides ja mootor seiskus või hakanud just. See on praegune ruudus korda on-resistentsus. Mis on RDS (on) juures 125ºC? Joonis 4 näitab, kuidas see on vähendatud selle esiküljel väärtus 0.008 Ohms, teguriga umbes 1.6. Seega eeldame, RDS (on) on 0.008 x 1.6 = 0.0128. Seetõttu PD = 50 x 50 x 0.0128 = 32 Watts. Kui palju aega on mootor olla kas seiskunud või algus? See on võimatu öelda, et meil on ära arvata. 20% ajast on üsna konservatiivne joonis - see on tõenäoliselt palju vähem. Kuna võim tekitab soojust ja soojusjuhtivus on üsna aeglane protsess, kuid selle mõju võimsuskadu kipub keskmiselt välja üle üsna pika aja jooksul, piirkonnas sekundit. Seega saame derate energiatarve tsiteeritava 20%, et jõuda keskmiselt võimsuskadu 32W x 20% = 6.4W.

Nüüd tuleb lisada kaovõimsust tõttu lülitus. See leiab aset tõus ja langus korda, mis on noteeritud elektrilised omadused tabeli 100ns ja 70ns võrra. Eeldades, et MOSFET juht on võimalik pakkuda piisavalt voolu vasta need arvud (värav jõuallikaga vastupanu 2.5 Ohmi = impulsi väljundajamile voolu 12v / 2.5 Ohmi = 4.8 Amps), siis suhe ümberlülitusajal tasakaalukontsentratsiooni aeg on 170ns * 20kHz = 3.4mW mis on negligable. Need on-off ajastus on natuke toores aga rohkem infot on-off korda, vaata siit.

Nüüd millised on üleminek nõuetele? MOSFET juht laev me kasutame hakkama enamik neist, kuid selle tasub vaadata. Lüliti pinge, VGS (th), alates graafikud Joonis 3 on veidi üle 5 volti. Me oleme juba näinud, et juht peaks olema võimalik hankida 4.8 Amps väga lühikese aja jooksul.

Mida aga heatsink. Soovi korral saab lugeda peatükki Jahutusradiaatorid enne käesoleva paragrahvi. Me tahame hoida temperatuuri pooljuht alla 125ºC ja meile on öeldud, et ümbritseva keskkonna temperatuur on 25ºC. Seetõttu koos MOSFET hajutavad 6.4W keskmiselt kokku soojapidavuse peab olema väiksem kui (125 - 25) / 6.4 = 15.6 ° C / W. Soojustakistus alates ristmiku puhul moodustab 0.75 ° C / W sellest, tüüpiline juhtum heatsink väärtused (kasutades termilise ühend) on 0.2 ° C / W, mis jätab 15.6 - 0.75 - 0.2 = 14.7 ° C / W heatsink ise. Jahutusradiaatorid selle θjc väärtus on üsna väike ja odav. Pange tähele, et sama radiaatorita saab kasutada nii LeitiMOSFETs vasakul või paremal laadungi H- silla, kuna need kaks LeitiMOSFETs on kunagi nii samal ajal, ja nii ei saa kunagi nii olema hajutavad võimsus samal ajal. Juhtudel neist peab olema elektriliselt isoleeritud aga. Vaata Jahutusradiaatorid lehekülje kohta rohkem teavet nõutud elektri isolatsiooni.

4. MOSFET draiverid

Omakorda võimu MOSFET kohta, värava terminal peab olema seatud pinge vähemalt 10 volti suurem kui allikas terminali (umbes 4 volti loogika tasandil MOSFET). See on mugav üle VGS (th) parameeter.

Üks omadus võimu MOSFET, et neil on suur hulkuvate mahtuvuse vahel värava ja teised terminalid, Ciss. Asi on selles, et kui pulss värava terminali saabub, tuleb kõigepealt küsida seda mahtuvuse üles enne paisu pinge võib ulatuda 10 volti vaja. Värav terminali siis tegelikult ei võta voolu. Seetõttu circuit, mis ajab värava terminal peaks suutma pakkuda mõistliku praeguse nii hulkuvad mahtuvuse saab laadida üles nii kiiresti kui võimalik. Parim viis seda teha on kasutada spetsiaalset MOSFET juht kiip.

Seal on palju MOSFET juht kiibid saadaval mitmed ettevõtted. Mõned on toodud linkidega andmelehe allolevas tabelis. Mõned nõuavad MOSFET allikas terminali olema maandatud (alumise 2 MOSFET on täis silla või lihtsalt Lülitusahel). Mõned võib sõita MOSFET allikaga kõrgema pinge. Need on kiibil laengu, mis tähendab, et nad võivad tekitada 22 volti vaja keerata ülemine MOSFET on täis brifge kohta. TDA340 isegi kontrollib swicthing jada jaoks. Mõned on võimalik pakkuda nii palju kui 6 Amps praeguse kui väga lühikese impulsi eest kuni hulkuvate värava mahtuvus.

Lisateavet MOSFET ning kuidas juhtida neid, International Alaldi on kogum tehnilise paberi oma HEXFET vahemik siin.

Sageli näed madala väärtusega takisti vahel MOSFET juht ja MOSFET värava terminal. See on niisutada ette ühtegi helina võnkumisi, mida põhjustab plii induktiivsus ja värava mahtuvus, mis võib muidu ületa maksimaalselt lubatud pinge värava terminal. Samuti aeglustab kiirust, millega MOSFET lülitatakse sisse ja välja. See võib olla kasulik, kui sisemine dioodid MOSFET ei lülita piisavalt kiiresti. Rohkem infot selle kohta võib leida Rahvusvahelise Alaldi tehnilised dokumendid.

5. paralleelina MOSFET

MOSFET saab paigutada paralleelselt parandada olemasolevat käsitsemise võime. Lihtsalt liituda Gate, Source ja nõruta terminalid koos. Iga arvu LeitiMOSFETs saab paralleelselt üles, kuid tähele, et paisu mahtuvuse liidab nagu te paralleelsed rohkem LeitiMOSFETs ja lõpuks MOSFET juht ei saa juhtida neid. Pange tähele, et te ei saa Parellel bipolaartransistorist niimoodi. Põhjuseid on arutatud tehniline paber siin.

Eelmine:Mis on MOSFET, milline see välja näeb ja kuidas see toimib?

Järgmine:FMUSER X01 FM saatja toob Radio sõjast laastatud piirkonnad

Jäta sõnum

Sõnumite nimekiri

Kommentaarid Laadimine ...