1. Predstavitev

MOSFET prihajajo v štirih različnih vrst. So lahko izboljšava ali načinu izčrpavanje in jih lahko n-kanal ali p-kanalu. Mi smo samo zanima n-kanalni načinu izboljšanje MOSFETs, in ti bo edini govorili od zdaj naprej. Obstajajo tudi MOSFETs ravni logika in normalne MOSFETs. Mi lahko uporabite vrsto.

Terminal vir je običajno negativen, in možganov je pozitivna (imena nanašajo na vir in možganov elektronov). Zgornji diagram kaže dioda povezan preko MOSFET. Ta dioda se imenuje "intrinzična dioda", ker je vgrajen v silicijevi strukturo MOSFET. To je posledica načina električni MOSFET so ustvarjene v plasti silicija, in je lahko zelo koristen. V večini MOSFET arhitekture, je ocenjeno na enak tok kot sam MOSFET.

2. Izbira MOSFET.

Preučiti parametrov MOSFETs, je koristno, da ima vzorec lista pri roki. kliknite tukaj odpreti obrazcu za International Rectifier IRF3205, ki jih bo, ki se nanaša na. Najprej moramo iti skozi nekatere najpomembnejše parametre, ki jih bomo, ki se ukvarjajo s.

2.1. MOSFET Parametri

Glede upora, R_{ds (o).}
To je upor med virom in možganov terminalov ko je MOSFET obrnil v celoti naprej.

Največji odtočni tok, I_{d (max).}
To je največji tok, ki se lahko MOSFET stati poteka od možganov do vira. To je v veliki meri odvisna od paketa in RDS (o).

Odvajanje moči, P_d.
To je največja sposobnost ravnanje moč MOSFET, ki je odvisna predvsem od vrste paketa se nahaja.

Linearno zniževanje moči faktor.
To je, koliko je največja izgube moči parameter zgoraj je treba zmanjšati na ° C, saj se temperatura dvigne nad 25ºC.

Energija plazov E_A
To je, koliko energije lahko MOSFET prenese pod pogoji plazov. Avalanche se pojavi, ko je največja možganov do vira napetosti presežena, in tok rogoz preko MOSFET. To ne povzroča v plazu trajne poškodbe tako dolgo, kot energijo (elektrarne x čas) v ne presega maksimuma.

Največja obnovitev diode, dv / dt
To je, kako hitro se lahko dejanska diode gredo iz izklopljenega stanja (reverse pristranski), na podlagi stanja (vodenje). To je odvisno od tega, kako je bilo veliko napetosti na njem, preden je vklopljen. Zato vzame čas, t = (reverzno napetost / vrh diode okrevanje).

Dnapetost propadanja dežja do vira, V_dss.
To je največja napetost, ki se lahko postavi iz možganov na vir, ko je MOSFET izklopljen.

Toplotna odpornost, θ_jc.
Za več informacij o toplotne upornosti, v poglavju o heatsinks.

Napetost praga vrat, V_{GS (th)}
To je najnižja napetost zahteva med vrata in izhodnih terminalov obrniti MOSFET naprej. To bo potrebno več kot to, da se spremeni v celoti naprej.

Prehodna prevodnost naprej, g_fs
Se poveča vrata-vir napetosti, ko je MOSFET šele začenja za vklop, da ima precej linearno razmerje med VGS in izpust toka. Ta parameter je preprosto (Id / Vgs) v tej linearni oddelku.

Vhodna kapacitivnost, C_iss
To je točkovni kapacitivnosti med terminalom vrat in izvornih in možganov terminalov. Kapacitivnost do možganov je najbolj pomembno.

Obstaja podrobnejša predstavitev MOSFETs v (PDF) dokument International Rectifier Acrobat Napajanje MOSFET Osnove. To pojasnjuje, od kod prihajajo nekateri parametri v smislu konstrukcije MOSFET-a.

2.2. Making izbira

Električna energija in toplota

Moč, da bo MOSFET spopadati z eno od glavnih odločajo dejavniki. Da je moč v MOSFET je napetost na njem krat toka gre skozi njo. Čeprav je preklapljanje velike količine energije, mora biti to sorazmerno majhen, ker bodisi napetost na njem je zelo majhen (stikalo je zaprt - MOSFET je naprej), ali tok skozi je zelo majhen (stikalo odprto - MOSFET je off). Napetost na MOSFET, ko je na bo upor MOSFET, RDS (o) roki tok bo temeljito to. Ta odpor, RDSon, za dobrih moči MOSFETs bo manj kot 0.02 ohmov. Potem pa da je moč v MOSFET je:

Za tokom 40 amperov, RDSon za 0.02 ohmov, ta moč je 32 Watts. Brez Heatsink, bi MOSFET pregori absorbira toliko moči. Izbira Heatsink je predmet sam po sebi, zato je poglavje posvečeno njej: Hladilno telo.

On-odpornost ni edini vzrok za razpršitev moči v MOSFET. Drugi vir se zgodi, ko se MOSFET preklapljanje med državami. Za kratek čas je MOSFET je pol na in pol off. Uporabo iste primere zneske zgoraj, se lahko tok znašati polovico vrednosti 20 amperov in napetosti lahko pri polovični vrednosti 6 voltov istočasno. Zdaj da je moč 20 × 6 = 120 Watts. Vendar pa je MOSFET absorbira samo to za kratek čas, da se MOSFET preklapljanje med državami. Povprečna izgube moči s tem povzročili je torej veliko manj, in je odvisna od relativnih časih, da je MOSFET menjajo in ne menjajo. Povprečna Odvajanje je podana z enačbo:

2.3. primer:

problem MOSFET preklopi na 20kHz, in traja 1 mikrosekunde za preklop med državami (na off in off on). Napajalna napetost je 12v in trenutno 40 ojačevalci. Izračun povprečne izgube preklapljanje moči, ob predpostavki, da sta napetost in tok na pol vrednostih V obdobju prehoda.

rešitev: Na 20kHz, da je MOSFET preklapljanje pojav vsakih 25 mikrosekund (stikalo na vsakih 50 mikrosekund, in stikalo za izklop vsakih 50 mikrosekund). Zato je razmerje med prehodom časa, da skupni čas je 1 / 25 = 0.04. Izgube moči pri prehodu je (12v / 2) x (40A / 2) = 120 Watts. Zato je povprečna izguba preklapljanje je 120W x 0.04 = 4.8 Watts.

Vsako izgube moči nad okoli 1 Watt zahteva, da je MOSFET nameščen na heatsink. Električni MOSFET prihajajo v različnih paketov, vendar imajo običajno kovinski jeziček, ki je nameščen proti hladilnika, in se uporablja za vodenje toplote stran od MOSFET polprevodnika.

Ravnanje moč paket brez dodatnega hladilnika je zelo majhna. Na nekaterih MOSFETs je jeziček kovina povezan interno enem od MOSFET terminalov - ponavadi možganov. To je pomanjkljivost, saj pomeni, da jih ni mogoče vgraditi več kot en MOSFET na heatsink brez električno izolacijo paket MOSFET iz kovinskega ohisja. To je mogoče storiti s tankimi sljude listov, danih med paketa in hladilnika. Nekateri MOSFETs imajo paket izoliran od terminalov, kar je bolje. Ob koncu dneva, je verjetno, da bo sedež v ceni pa vaša odločitev!

2.3.1. Drain tok

MOSFETs so večinoma oglašuje njihove največje izpust toka. Oglaševanje blurb, in seznam lastnosti na sprednji obrazcu lahko citiram neprekinjen izpust tok, Id, za 70 amperov, in pulzni odtočno tok 350 amperov. Morate biti zelo previdni s temi številkami. Niso splošna povprečne vrednosti, vendar pa največji MOSFET bo izvedla v najboljših možnih pogojih. Za začetek, se običajno navajajo za uporabo pri temperaturi paketne 25 ° C. Malo verjetno je, ko gre 70 amperov, da se bo zadeva še vedno na 25ºC! V obrazcu je treba graf, kako je ta številka derates z naraščajočo temperaturo.

Pulzne možganov tok vedno kotira pod prehodom pogojih z preklopnih časov v zelo majhnem pisno na dnu strani! To je lahko največja širina impulza nekaj sto mikrosekund, in ciklus (odstotek časa ON na OFF) samo 2%, kar ni zelo praktičen. Za več informacij o trenutnih ocen MOSFETs, si oglejte ta dokument International Rectifier.

Če ne morete najti eno MOSFET z dovolj visoko največjo izpust tok, potem lahko povežete več kot eno vzporedno. Oglejte si kasneje za informacije o tem, kako to storiti.

2.3.2. Speed

Ti bodo z MOSFET v preklopi način za nadzor hitrosti motorjev. Kot smo videli prej, je več, da je MOSFET v državi, kjer ni niti za niti off, več moči, da bo izginiti. Nekateri MOSFETs so hitrejši od drugih. Večina sodobnih tisti bo z lahkoto dovolj hitro preklopiti na več deset kHz, ker je to skoraj vedno, kako se uporabljajo. Na strani 2 v obrazcu, bi morali videti parametre Turn-On Delay Time, čas vzpona, Turn-Off Delay čas in padec čas. Če se ti vse seštejejo, se vam bo približno minimalno peto obdobje val, ki bi jih lahko uporabili za preklop to MOSFET: 229ns. To predstavlja frekvenco 4.3MHz. Upoštevajte, da bi dobili zelo vroče, čeprav, ker bi porabili veliko svojega časa v preklapljanje nad državo.

3. Primer oblikovanje

Da bi dobili kakšno idejo, kako uporabiti parametre, in grafov v obrazcu, bomo šli skozi primer oblikovanja:
problem: Krmilnik vrtljajev polno krmilje je namenjen za nadzor 12v motor. Preklopna frekvenca mora biti nad zvočno mejo (20kHz). Motor ima skupno odpornost 0.12 ohmov. Izbrati ustrezne MOSFET za most vezja, v razumnem roku cen, in kaže na heatsinking, ki se lahko zahteva. Temperatura okolja naj bi bil 25ºC.

rešitev: Omogoča, da imajo pogled na IRF3205 in videli, če je to primerno. Najprej možganov trenutne zahteve. Na stojnici, bo motor bo 12v / 0.12 ohmov = 100 amperov. Bomo najprej ugibati pri temperaturi križišča, na 125ºC moramo najti tisto, kar je največja možganov tok na 125ºC prvi. Graf slika 9 nam kaže, da je najvišja možganov tok na 125ºC o 65 amperov. Zato je treba 2 IRF3205s vzporedno biti sposoben v zvezi s tem.

Koliko energije bodo dve vzporedni MOSFET se absorbira? Začnimo z disipacijo moči, medtem ko ON in motorjem zastala, ali šele začenja. To je trenutna SQUARED-krat na odpornost. Kaj je RDS (on) na 125ºC? Slika 4 kaže, kako je bila omejena od svojega sprednji strani vrednosti 0.008 ohmov, za faktor okoli 1.6. Zato predpostavljamo, RDS (o) bo 0.008 x 1.6 = 0.0128. Zato je PD = 50 x 50 x 0.0128 = 32 Watts. Koliko časa bo motor bodisi zastali ali pa se začne? To je nemogoče reči, da bomo morali ugibati. 20% časa je precej konzervativna podatek - je verjetno, da bo veliko manj. Ker je moč povzroča toploto, in toplotna prevodnost je zelo počasen proces, učinek razpadom moči ponavadi dobijo v povprečju čez zelo dolgih časovnih obdobjih v območju sekund. Zato lahko zniža hitrost zahteve glede porabe energije s ponujeno 20%, da se ugotovi povprečna razpršitev moči 32W x 20% = 6.4W.

Sedaj moramo dodati, da je moč zaradi preklapljanje. To se bo zgodilo v vzpon in padec čas, ki so navedene v tabeli električne lastnosti kot 100ns in 70ns oz. Ob predpostavki, da voznik MOSFET lahko dobavi dovolj toka, da izpolni zahteve teh številk (vrata vir pogona odpornost 2.5 Ohm = impulzni izhod pogonskega toka 12v / 2.5 Ohmov = 4.8 amperov), potem je razmerje med preklopni čas do stanja dinamičnega ravnovesja čas 170ns * 20kHz = 3.4mW ki je negligable. Ti on-off čase so nekoliko surovo pa za več informacij o on-off-krat, si oglejte tukaj.

Zdaj, kaj so zahteve za preklapljanje? Voznik MOSFET ladja uporabljamo bo kos večina od teh, vendar je vredno preverjanje. Turn-on napetosti Vgs (th), iz grafov na sliki 3 je nekaj več kot 5 voltov. Videli smo že, da mora biti voznik lahko vir 4.8 amperov za zelo kratek čas.

Zdaj, kaj o heatsink. Morda boste želeli prebrati poglavje o heatsinks pred tem oddelku. Želimo ohraniti temperaturo za polprevodnikov križišču pod 125ºC, in smo povedali, da je temperatura okolice 25ºC. Zato z MOSFET absorbira 6.4W v povprečju mora biti skupna toplotna upornost biti manjši od (125 - 25) / 6.4 = 15.6 ° C / W. Toplotna upornost od križišča do primera predstavlja za 0.75 ° C / W tega, tipičen primer na vrednosti hladilnega telesa (z uporabo toplotne spojine) so 0.2 ° C / W, kar pušča 15.6 - 0.75 - 0.2 = 14.7 ° C / W za samo hladilnika. Hladilno telo tega θjc vrednosti so zelo majhne in poceni. Upoštevajte, da se ista hladilnika lahko uporablja tako za MOSFETs na levo ali desno od bremena v H- mostu, ker sta ta dva MOSFET nikoli tako ob istem času, tako da ne more nikoli oba absorbira moč pri istem času. Primeri njih mora biti električno izoliran vendar. Glejte stran Hladilna rebra za več informacij o zahtevanih električno izolacijo.

4. vozniki MOSFET

Obrniti moč MOSFET naprej, je treba terminal vrata nastavljena na napetost vsaj 10 voltov večja od vira terminal (okoli 4 voltov za MOSFET logika ravni). To je udobno nad Vgs (th) parameter.

Ena značilnost močnostnih MOSFET je, da imajo velik potepuškega kapacitivnosti med vrati in druge terminale, Ciss. Posledica tega je, da ko pulz na terminal vrat pride, je treba najprej zaračunati ta kapacitivnost preden napetosti vrata lahko dosežejo 10 voltov potrebni. Terminal gate potem dejansko ne bo tok. Zato je vezje, ki poganja vrata terminala bi morala biti sposobna zagotavljati razumno toka tako da se potepuških kapacitivnosti lahko zaračuna kakor hitro je mogoče. Najboljši način za to je z uporabo namenskega gonilnika MOSFET čip.

Obstaja veliko vozniških MOSFET čipov na voljo iz različnih podjetij. Nekateri so prikazani s povezavami na obrazcih v spodnji tabeli. Nekateri zahtevajo terminala vir MOSFET za utemeljene (za nižje 2 MOSFETs v polni mostu ali pa samo preprosto preklopno vezje). Nekatere lahko pogon MOSFET z virom na višjo napetostjo. Te imajo polnjenje črpalke na čipu, kar pomeni, da lahko generira 22 voltov, potrebne za vklop zgornji MOSFET v polni brifge naprej. TDA340 celo nadzoruje swicthing zaporedje za vas. Nekateri lahko dobavi toliko kot 6 Ojačevalci tok kot zelo kratek impulz za polnjenje gor raztresenih vrata kapacitivnosti.

Za več informacij o MOSFETs in kako jih voziti, International Rectifier je niz tehničnih dokumentov o njihovem HEXFET območju tukaj.

Pogosto boste videli nizko vrednost upor med MOSFET voznika in terminala MOSFET vrat. To je ublažiti navzdol vse melodije nihanja, ki jih glavni induktivnosti in vrata kapacitivnosti, ki lahko sicer presega največjo napetost dovoljeno na terminalu vrat povzroča. Prav tako upočasni hitrost, s katero MOSFET vklopi in izklopi. To je lahko koristno, če so notranje diode v MOSFET ne vklopite dovolj hitro. Več podrobnosti o tem lahko najdete v tehničnih dokumentih International Rectifier.

5. paralleling MOSFETs

MOSFETs se lahko postavi vzporedno z izboljšanjem sedanje zmogljivosti ravnanje. Preprosto se pridružijo Gate, izvorom in ponorom terminalov skupaj. Vsako število MOSFETs lahko vzporedno navzgor, vendar ugotavlja, da so vrata kapacitivnosti sešteje, ko vzporedno več MOSFET, in na koncu voznik MOSFET ne bodo mogli voziti. Upoštevajte, da ne morete parellel bipolarne tranzistorje, kot je ta. Razlogi za to so obravnavani v tehničnem dokumentu tukaj.

Nazaj:Kaj je MOSFET, kaj to izgleda in kako deluje?

Naprej:FMUSER X01 FM oddajnik prinaša Radio za War-torn območij

Pustite sporočilo

Seznam sporočilo

Komentarji Nalaganje ...