1. Úvod

MOSFETy přicházejí ve čtyřech různých typů. Mohou být prohloubení nebo režim vyčerpání, a mohou být n-kanálový nebo p-kanál. Máme zájem pouze o n-kanálových režim povznesení MOSFETy, a ty budou jediní, kdo mluvil o od nynějška. Existují také MOSFET logické úrovně a normální MOSFET. Můžeme použít oba typy.

Zdrojem terminál je obvykle negativní, a odtok je pozitivní (názvy odkazují ke zdroji a odvod elektronů). Diagram nahoře ukazuje diodu připojenou přes MOSFET. Tato dioda se nazývá "vnitřní dioda", protože je postaven do struktury křemíku MOSFET. Je to důsledek toho, jak výkonové MOSFET jsou vytvořeny ve vrstvách křemíku, a může být velmi užitečné. Ve většině MOSFET architektur, že je dimenzováno na stejný proud jako samotný MOSFET.

2. Výběr MOSFET.

Chcete-li zkontrolovat parametry MOSFET, to je užitečné mít vzorek list do ruky. klikněte zde otevřít list pro International Rectifier IRF3205, který budeme odkazovat na. Nejprve musíme projít některé z charakteristických parametrů, které budeme zabývat.

2.1. MOSFET Parametry

Na odpor, R_{ds (v).}
To je odpor mezi zdrojem a odtokem terminály, když je MOSFET zapnutý plně na.

Maximální vypouštěcí proud, I_{d (max).}
To je maximální proud, který MOSFET může stát přechodu z mozků do zdroje. To je do značné míry dána balíček a RDS (on).

Ztrátový výkon, P_d.
Jedná se o maximální přenos výkonu MOSFET, který do značné míry závislá na typu obalu se nachází.

Lineární koeficient snížení proudu.
To je, jak moc nad maximální parametr ztrátový výkon musí být sníženy o per ° C, dokud teplota stoupne nad 25ºC.

Lavinová energie E_A
To je, kolik energie MOSFET vydrží pod lavinové podmínek. Avalanche nastane, když je překročena maximální odtok-to-zdroj napětí a proudu spěchá přes MOSFET. To nezpůsobí trvalé poškození tak dlouho, dokud energie (energie x času) v lavině nepřesahuje maximum.

Špičková obnova diod, dv / dt
To je, jak rychle se vnitřní dioda může jít z vypnutém stavu (reverzní neobjektivní) a zapnutém stavu (dirigování). Záleží na tom, kolik bylo napětí přes to, než se zapne. Proto je doba, t = (diodě napětí / peak reverzní).

DPrůrazné napětí déšť-zdroj, V_DSS.
To je maximální napětí, které mohou být umístěny mezi kolektorem a emitorem, když je MOSFET vypnutý.

Tepelný odpor, θ_jc.
Pro více informací o tepelném odporu, viz kapitola chladiče.

Prahové napětí brány, V_{GS (th)}
Toto je minimální napětí požadované mezi hradlem a terminály zdroje otočit MOSFET dále. Bude potřebovat víc než to pro jeho zapnutí plně dál.

Dopředná transkonduktance, např_fs
Vzhledem k tomu, gate-zdroj napětí se zvyšuje, když se MOSFET se teprve začíná zapnout, že má poměrně lineární vztah mezi Vgs a vypouštěcí proud. Tento parametr je prostě (Id / Vgs) v této lineární části.

Vstupní kapacita, C._iss
Jedná se o koncentrovaný kapacitní mezi branou terminálem a zdrojem a odtokem terminálů. Kapacitní k odpadu je nejdůležitější.

K dispozici je podrobnější seznámení s MOSFETy v dokumentu (PDF) International Rectifier Acrobat Základy Power MOSFET. To vysvětluje, kde některé parametry pocházejí z hlediska konstrukce MOSFETu.

2.2. Tvorba výběr

Elektřiny a tepla

Síla, že MOSFET bude muset vypořádat s je jedním z hlavních rozhodujících faktorů. Moc rozptýlí v MOSFET je napětí přes to násobku proud prochází to. I když je spínací velké množství energie, mělo by to být poměrně malá, protože buď napětí přes to je velmi malý (spínač je uzavřen - MOSFET je on), nebo proud prochází, je velmi malý (spínač otevřen - MOSFET je off). Napětí napříč MOSFET, kdy je na bude odpor MOSFET, RDS (on) násobku aktuální děje důkladná to. Tento odpor, Rdson, dobré výkonové MOSFETy bude nižší než 0.02 ohmů. Pak síla rozptýlí v MOSFET je:

Pro proudu 40 ampér, Rdson z 0.02 ohmů, tato síla je 32 Watts. Bez chladiče, MOSFET by vyhořet pohlcovat toto množství energie. Výběr chladič je téma samo o sobě, což je důvod, proč tam je kapitola věnovaná ní: chladiče.

On-odpor není jedinou příčinou ztrátový výkon v MOSFET. Dalším zdrojem nastane, když je MOSFET přepínání mezi jednotlivými státy. Po krátké časové období, MOSFET je polovina na poloviny a vypnutí. Použití stejného případu čísla jak je uvedeno výše, proud může být na poloviční hodnotu, 20 A., a může být napětí na poloviční hodnotu, 6 voltů ve stejnou dobu. Nyní je ztrátový výkon je 20 6 x = 120 Watts. Nicméně, MOSFET je pohlcovat pouze to za krátkou dobu, že MOSFET je přepínání mezi jednotlivými státy. Průměrná ztráta výkonu způsobená tím je tedy mnohem méně, a závisí na relativních dob, kdy MOSFET se spínacími a ne přepínání. Průměrný rozptyl je dán rovnicí:

2.3. Příklad:

Problém MOSFET je přepnut na 20kHz, a bere 1 mikrosekundu lze přepínat mezi stavy (k off a vypnutím zapnuto). Napájecí napětí je 12v a proud 40 Amps. Výpočtu průměrné ztráty spínací energie, za předpokladu, že napětí a proud jsou v poloviční hodnoty během převádění.

Řešení: V 20kHz, že je MOSFET spínací výskyt každé 25 mikrosekundy (spínač na každé 50 mikrosekund a vypnutí každých 50 mikrosekund). Z tohoto důvodu, je poměr doba přepnutí do celkové doby je 1 / 25 = 0.04. Ztrátový výkon při přepínání je (12v / 2) x (40A / 2) = 120 Watts. Proto je průměrná ztráta přepínání je 120W x = 0.04 4.8 Watts.

Jakýkoli ztrátový výkon vyšší než asi 1 W vyžaduje, aby se MOSFET je namontován na chladič. Výkonové MOSFET přicházejí v různých balíčků, ale obvykle mají kovový výstupek, který je umístěn proti chladiče, a slouží k odvádění tepla z MOSFET polovodiče.

Manipulace síla obalu bez extra chladiče je velmi malá. V některých MOSFETy, kovovou západku je připojen interně k jednomu z terminálů MOSFETy - obvykle odpadu. To je nevýhoda, protože to znamená, že můžete nevejde víc než jeden MOSFET s chladičem bez elektricky izolovat balíček MOSFET od kovového chladiče. To může být provedeno s tenkými plechy slídy umístěných mezi balíčkem a chladič. Některé MOSFETy mají balíček izolované ze svorek, což je lepší. Na konci dne vaše rozhodnutí bude pravděpodobně založen v ceně nicméně!

2.3.1. Drain proud

MOSFETy jsou obecně inzerovány podle jejich maximální vypouštěcí proudu. Reklama reklama a seznam funkcí na přední straně listu může citovat nepřetržitý proud mozků, ID z 70 ampér, a impulsní vypouštěcí proud 350 ampér. Musíte být velmi opatrní s těmito čísly. Nejsou obecné průměrné hodnoty, avšak maximální MOSFET bude provádět za nejlepších možných podmínek. Pro začátek, se obvykle citován pro použití při teplotě balíček z 25 ° C. Je vysoce nepravděpodobné, že když předáváte 70 Amps, že tomu tak bude i nadále v 25ºC! V manuálu by měl být graf toho, jak toto číslo derates se zvyšující se teplotou.

Pulzní vypouštěcí proud je vždy uváděny pod spínací podmínek s spínacích časů ve velmi malém psaní v dolní části stránky! To může být maximální šířka impulsu pár set mikrosekund, a poměr (procento času ON do polohy OFF) pouze 2%, což není příliš praktické. Pro více informací o aktuální rating MOSFETy, se podívat na tomto dokumentu International Rectifier.

Pokud nemůžete najít jediný MOSFET s dostatečně vysoké maximální vypouštěcí proudu, pak můžete připojit více než jeden paralelně. Viz dále informace o tom, jak to udělat.

2.3.2. Rychlost

Budete používat MOSFET v přepínané režimu kontrolovat rychlost motorů. Jak jsme viděli dříve, čím déle, že MOSFET je ve stavu, kdy není ani na ani off, tím více energie to rozptýlí. Některé MOSFETy jsou rychlejší než ostatní. Většina z nich moderní, snadno dostatečně rychle přejít na několika desítek kHz, protože to je téměř vždy, jak jsou používány. Na stránce 2 z manuálu, měli byste vidět parametry Turn-On Delay Time, Rise Time, Turn-Off Delay Time a Fall Time. Pokud jsou všechny sčítají, bude vám přibližný minimální obdélníkový období, které by mohly být použity k přepnutí tohoto MOSFET: 229ns. To představuje frekvenci 4.3MHz. Všimněte si, že by se dostat i když velmi horký, protože to by tráví hodně svého času na přepnutí stavu.

3. Design příklad

Chcete-li získat představu o tom, jak používat parametry a grafy v listu, budeme projít například design:
Problém: Regulátor rychlosti okruh plný most je určen k ovládání motoru 12v. Spínací frekvence musí být nad zvukovým limit (20kHz). Motor má celkový odpor 0.12 ohmů. Vyberte si vhodné MOSFETy na můstku, v rozumných mezích cen a navrhnout nějaké heatsinking které mohou být požadovány. Okolní teplota se předpokládá 25ºC.

Řešení: Podívejme se na IRF3205 a uvidíme, jestli je vhodná. První vypouštěcí současný požadavek. Na stánku bude motor trvat 12v / 0.12 100 ohmů = Amps. Budeme nejprve provést odhad při teplotě křižovatce, na 125ºC Musíme najít to, co je maximální odtok proud je 125ºC první. Grafu na obr 9 nám ukazuje, že při 125ºC maximální vypouštěcí proud je asi 65 zesilovače. Proto 2 IRF3205s paralelně by mělo být možné v tomto ohledu.

Kolik energie se obě paralelní MOSFETy bude rozptylovat? Začněme s ztrátový výkon, zatímco na a motorem zastavil, nebo právě začíná. Že je aktuální čtvercové krát na odpor. Co je to RDS (on) při 125ºC? Obr 4 ukazuje, jak je snížen ze své přední strana hodnoty 0.008 Ohmů, o faktor asi 1.6. Z tohoto důvodu se domníváme, RDS (on) bude 0.008 1.6 x = 0.0128. Proto PD = 50 50 x x = 0.0128 32 Watts. Kolik času bude motor buď zastavil nebo spuštění? To je nemožné říci, takže budeme muset hádat. 20% času je poměrně konzervativní postava - je pravděpodobné, že bude mnohem méně. Vzhledem k tomu, síla působí teplo, a vedení tepla je poměrně pomalý proces, je účinek ztrátový výkon má tendenci, aby se v průměru přes poměrně dlouhé časové období, v oblasti sekund. Proto můžeme snižte požadavek na výkon se citované 20%, aby bylo možno stanovit průměrné výkonová ztráta 32W x 20% = 6.4W.

Nyní musíme přidat výkon spotřebovaný v důsledku přepínání. Tím dojde během vzestupu a pádu časy, které jsou uvedeny v tabulce elektrických vlastností jako 100ns a 70ns resp. Za předpokladu, že řidič MOSFET může dodávat dostatek proudu, aby splnil požadavky těchto čísel (gate zdroj pohonu odpor 2.5 Ohm = pulzní výstup hnacího proudu 12v / 2.5 ohmů = 4.8 ampéry), pak poměr spínací čas, aby v ustáleném stavu je čas 170ns * 20kHz = 3.4mW což je zanedbatelný. Tyto on-off časování jsou trochu surové však pro více informací o on-off časy, naleznete zde.

A teď, co jsou požadavky na spínací? Řidič MOSFET loď používáme poradí s většinou z nich, ale jeho kontrola stojí za to. Na turn-on napětí Vgs (th), z grafu na obrázku 3 jen něco málo přes 5 voltů. Již jsme viděli, že řidič by měl být schopen získávat 4.8 Amps po velmi krátkou dobu.

A teď co chladiče. Možná budete chtít přečíst kapitolu o chladičů před tomto oddíle. Chceme udržovat teplotu pro polovodičový křižovatky pod 125ºC, a nám bylo řečeno, že je okolní teplota 25ºC. Proto, s MOSFET rozptylujícího 6.4W v průměru celkový tepelný odpor musí být nižší než (125 - 25) / 6.4 = 15.6 ° C / W. Tepelný odpor od křižovatky k případu dohání 0.75 ° C / W z toho, typický případ k hodnotám odvodu tepla (s využitím tepelné sloučeniny) jsou 0.2 ° C / W, což ponechává 15.6 - 0.75 - 0.2 = 14.7 ºC / W pro samotný chladič. Chladiče tohoto θjc hodnoty jsou poměrně malé a levné. Všimněte si, že stejné chladič může být použit jak pro MOSFETy nalevo nebo napravo od břemena v H-můstku, protože tyto dva MOSFETy jsou nikdy to jak ve stejnou dobu, a proto nelze nikdy oba pohlcovat energii na stejný čas. Případy z nich musí být elektricky izolovány nicméně. Podívejte se na stránku chlazení pro více informací o požadovaném elektrickou izolaci.

4. ovladače MOSFET

Pro zapnutí napájení MOSFET na, musí být brána terminál nastavit na napětí minimálně 10 voltů větší než zdrojový terminál (asi 4 V pro MOSFET logické úrovně). To je pohodlně nad parametru VGS (th).

Jedním z rysů elektráren MOSFET je, že mají velký zbloudilý kapacitní mezi branou a ostatních svorek, CISS. Účinek toho je, že když se impuls k bráně terminálu přijde, musí nejprve nabít tato kapacita, než napětí hradla může dosáhnout 10 voltů potřebné. Brána Terminál pak dokáže efektivně nemá trvat proud. Proto je obvod, který pohání brána terminál by měl být schopen dodávat rozumný proud tak, aby rozptylová kapacita lze nabíjet tak rychle, jak je to možné. Nejlepší způsob, jak toho dosáhnout, je použít specializovaný čip ovladače MOSFET.

Existuje spousta MOSFET čipy ovladače k dispozici od několika společností. Některé z nich jsou zobrazeny s odkazy na listech v níže uvedené tabulce. Některé vyžadují zdroj MOSFET terminál má být uzemněna (pro nižší 2 MOSFETy v plném mostu, nebo jen jednoduchý spínací obvod). Některé mohou řídit MOSFET se zdrojem na vyšší napětí. Ty mají na čipu nabíjecí čerpadlo, což znamená, že mohou generovat 22 voltů potřebné otočit horní MOSFET v plné brifge dále. TDA340 dokonce řídí swicthing sekvenci pro vás. Některé mohou dodávat tolik jako 6 zesilovače proud jako velmi krátkého pulsu účtovat až zbloudilý kapacitní brány.

Pro více informací o MOSFETy a jak je řídit, International Rectifier má soubor technických dokumentů o jejich rozsah HEXFET zde.

Často uvidíte hodnotu odpor nízký mezi řidičem MOSFET a MOSFET brány terminálu. To je tlumit si všechny vyzváněcí oscilace způsobené olovem indukční a kapacitní brány, které mohou jinak překročit maximální povolenou napětí na bráně terminálu. To také zpomaluje rychlost, kterou otočí MOSFET zapnout a vypnout. To může být užitečné v případě, že vnitřní diody v MOSFET nezapne dostatečně rychle. Další podrobnosti lze nalézt v technické dokumentaci International Rectifier.

5. paralelizovat MOSFETy

MOSFET může být umístěna paralelně ke zlepšení stávající schopnosti manipulace. Jednoduše připojit k bráně, zdrojem a odtokem terminály dohromady. Jakýkoli počet MOSFET může být paralelně, ale na vědomí, že brána kapacitní sečte, jak si paralelní MOSFETy více, a nakonec řidič MOSFET nebude moci řídit. Všimněte si, že nemůžete Paralelní bipolárních tranzistorů jako je tato. Důvody tohoto jsou popsány v technickém dokumentu zde.

Předchozí:Co je to MOSFET, jaké to vypadá, a jak to funguje?

Další:FMUSER X01 FM Transmitter přináší Radio na válečných oblastech

Zanechat vzkaz

Seznam zpráv

Komentáře Loading ...

výrobky Kategorie

Produkty Značky

Fmuser Sites

Co jsou ovladače MOSFET a MOSFET?

Zanechat vzkaz

Seznam zpráv