1. Giriş

MOSFET dört farklı gelir. Bu geliştirme veya tükenmesi modunda olabilir ve bunlar n-kanal ya da p-kanal olabilir. Biz n-kanal geliştirme modu MOSFET sadece ilgilenen ve bu andan itibaren hakkında konuştuk sadece onlar olacaktır. mantık düzeyi MOSFET ve normal MOSFET vardır. Biz iki türünü kullanabilirsiniz.

kaynak terminal normalde negatif biridir ve drenaj olumlu (isimler elektron kaynağı ve drenaj bakın) 'dir. Yukarıdaki diyagram MOSFET üzerinden bağlı bir diyot gösterir. o MOSFET silikon yapısı içine inşa edilmiştir, çünkü bu diyot, "içsel diyot" denir. Güç MOSFET silikon katmanları oluşturulur şekilde bir sonucudur, ve çok yararlı olabilir. En MOSFET mimarileri, bu MOSFET kendisi gibi aynı akım olarak değerlendirilmiştir.

2. Bir MOSFET seçimi.

MOSFET parametrelerini incelemek için, el örnek veri sayfasını olması yararlıdır. tıklayın okuyun Biz atıfta olacak International Rectifier IRF3205, bir veri sayfasını açın. Öncelikle biz ile ilgili olacak göze çarpan bazı parametrelerin geçmesi gerekiyor.

2.1. MOSFET Parametreleri

Direnç üzerine, R_{ds (on).}
MOSFET tamamen açıldığında bu kaynak ve drenaj terminalleri arasındaki dirençtir.

Maksimum boşaltma akımı, I_{d (max).}
Bu MOSFET kaynağına drenaj geçen durabiliriz maksimum akımdır. Bu, büyük ölçüde paketi ve RDS (üzerine) ile tespit edilir.

Güç dağılımı, P_d.
Bu büyük ölçüde içinde bulunduğu paketin türüne bağlıdır MOSFET, maksimum güç kullanma yeteneği olduğunu.

Doğrusal değer kaybı faktörü.
Bu sıcaklık 25ºC üzerinde yükselir gibi ºC başına azaltılabilir ne kadar maksimum güç dağılımı parametresi çok üzerindedir.

Çığ enerjisi E_A
Bu MOSFET çığ koşulları altında dayanabilir ne kadar enerji olduğunu. Maksimum tahliye-to-kaynak gerilimi aşıldığında Çığ oluşur ve akım MOSFET yoluyla koşar. Bu maksimum aşmaz çığ enerji (güç x zaman) olduğu sürece kalıcı hasara neden olmaz.

Tepe diyot kurtarma, dv / dt
Bu içsel diyot (iletken) durumuna kapalı durumda (önyargılı ters) gitmek ne kadar hızlı olduğunu. O açık önce çok gerilim bunun karşısında nasıl bağlıdır. Dolayısıyla zaman t = (ters gerilim / pik diyot kurtarma), alınan.

DYağmurdan Kaynağa Dağılım Gerilimi, V_dss.
Bu MOSFET kapatıldığında kaynağına drenaj yerleştirilebilir en voltajdır.

Isıl direnç, θ_jc.
ısıl direnç hakkında daha fazla bilgi için, soğutucular bölümüne bakınız.

Kapı Eşik Gerilimi, V_{GS (th)}
Bu konuda MOSFET açmak için kapı ve kaynak terminalleri arasında gerekli minimum gerilim olduğunu. Tamamen açmak için bundan daha fazlasına ihtiyaç olacak.

İleri geçirgenlik, g_fs
kapı-kaynak gerilimi arttıkça MOSFET sadece açmak için başlarken, bu VGS ve drenaj akımı arasında oldukça doğrusal bir ilişki vardır. Bu parametre, sadece bu doğrusal bölümde (İd / Vgs) 'dir.

Giriş kapasitansı, C_iss
Bu kapı terminali kaynak ve drenaj terminalleri arasında toplu kapasitans olduğunu. drenaj kapasitans çok önemlidir.

International Rectifier Acrobat (PDF) belgesinde MOSFET için daha detaylı bir tanıtım var Power MOSFET Temelleri. Bu, bazı parametrelerin MOSFET'in yapımı açısından nereden geldiğini açıklamaktadır.

2.2. seçim yapmak

Güç ve ısı

MOSFET ile uğraşmak zorunda kalacaktır güç önemli bir karar faktörlerden biridir. Bir MOSFET harcanan gücü buna geçiyor akım süreleri genelinde gerilimdir. (- MOSFET üzerinde anahtar kapalı) ya da (anahtar açık çok küçük geçiyor akım - MOSFET iktidarın büyük miktarda geçiş olsa ya üzerindeki gerilim çok küçük olduğu için, bu oldukça küçük olmalıdır kapalı). açık olduğunda MOSFET üzerindeki gerilim MOSFET direnç olacak, RDS kez (on) geçerli bu kapsamlı gidiyor. iyi bir güç MOSFET için bu direnç, RDSon, 0.02 Ohm daha az olacaktır. Sonra MOSFET harcanan güç:

40 Amp, 0.02 Ohm RDSon bir akımı için, bu güç 32 Watts. Bir soğutucu olmadan, MOSFET bu kadar güç dağıtma dışarı yanardı. soğutucular: Bir soğutucu seçimi ona adanmış bir bölüm var olmasının nedeni budur başlı başına bir konu.

on-direnç MOSFET güç tüketimi tek nedeni değildir. MOSFET devletler arasında geçiş olduğunda başka kaynak oluşur. Kısa bir süre için, MOSFET yarı açık ve yarı kapalı. Yukarıdaki ile aynı örnek, Şekil kullanarak, mevcut yarı değer 20 amper olabilir ve gerilim aynı zamanda değerinin yarısında 6 Volt olabilir. Şimdi yayılan güç 20 × 6 = 120 Watts. Ancak, MOSFET sadece MOSFET devletler arasında geçiş zamanın kısa bir süre için bu gondererek. Bu neden, ortalama güç kaybı çok daha az bu nedenle, ve MOSFET anahtarlama ve anahtarlama olmadığını göreli zamanlarda bağlıdır. Ortalama dağılım denklem ile verilir:

2.3. Örnek:

Sorun Bir MOSFET 20kHz de açık ve devletler arasında (açık olarak kapalı olarak açık ve kapalı) geçiş yapmak için 1 mikrosaniye alır. besleme gerilimi 12v ve akım 40 Amper olduğunu. gerilim ve akım anahtarlama döneminde yarım değerlerinde varsayarak, ortalama anahtarlama güç kaybını hesaplayın.

Çözüm: 20kHz at, bir MOSFET anahtarlama olay her 25 mikrosaniye (her 50 mikrosaniye bir anahtar ve bir anahtar kapalı her 50 mikrosaniye) bulunmaktadır. Bu nedenle, toplam zaman zaman geçiş oranı 1 / 25 = 0.04 olup. anahtarlama güç kaybı olduğu (12v / 2) x (40A / 2) = 120 Watts. Bu nedenle ortalama anahtarlama kaybı 120W x 0.04 = 4.8 Watts.

1 Watt hakkında yukarıda herhangi bir güç dağılımı MOSFET bir soğutucu üzerine monte edilmiş olmasını gerektirir. Power MOSFET paketleri çeşitli gelir, ancak normal soğutucu karşı yerleştirilen bir metal sekmesi ve uzak MOSFET yarı iletken ısı yapmak için kullanılır.

ekstra bir soğutucu olmadan paketin güç kullanımı çok azdır. Genellikle drenaj - Bazı MOSFET üzerinde, metal tırnağı dahili MOSFET terminallerinden birine bağlanır. Eğer elektrik, metal soğutucudan MOSFET paketi izole etmeden bir soğutucu için birden fazla MOSFET sığamaz anlamına gelir gibi bu bir dezavantajdır. Bu paket ve soğutucu arasına yerleştirilen ince mika levhalar ile yapılabilir. Bazı MOSFET iyidir terminallerinden izole paket var. Günün sonunda karar ancak fiyat dayalı olması muhtemeldir!

2.3.1. Tahliye akımı

MOSFET genellikle maksimum drenaj akımı tarafından ilan edilir. reklam cümle ve bilgi sayfasını önündeki özellikler listesi 70 Amper sürekli bir drenaj akımı, Id, ve 350 Amper bir darbeli drenaj akımı teklif verebilir. Bu rakamlar çok dikkatli olmak gerekir. Bunlar genel ortalama değerler değil, maksimum MOSFET mümkün olan en iyi koşullarda taşıyacak. Başlangıç için, normalde 25 ºC bir paket sıcaklığında kullanılmak üzere işlem görmektedir. Eğer dava hala 70ºC olacak o 25 Amper geçiyoruz zaman son derece düşüktür! veri sayfası bu rakam sıcaklık artışı ile derates kadar bir grafiğidir olmalıdır.

Darbeli drenaj akımı daima sayfanın alt kısmında çok küçük yazılı anahtarlama süreleri ile anahtarlama koşulları altında alıntı! Bu yüz mikrosaniye bir çift maksimum darbe genişliği ve çok pratik değil sadece 2% bir görev döngüsü (OFF ON zamanın yüzdesi) olabilir. MOSFET güncel değerlendirmesi hakkında daha fazla bilgi için, bu belgenin International Rectifier bakabilirsiniz.

Eğer yeterince yüksek bir maksimum drenaj akımı tek bir MOSFET bulamazsanız, o zaman paralel birden fazla bağlayabilirsiniz. Bunun nasıl yapılacağı hakkında daha fazla bilgi için daha sonra bakın.

2.3.2. hız

Sen motorların hızını kontrol etmek için bir anahtarlamalı modda MOSFET kullanarak olacaktır. Daha önce gördüğümüz gibi, bu ne ne de kapalı olduğu MOSFET durumunda olduğunu uzun daha fazla güç onu dağılacaktır. Bazı MOSFET diğerlerinden daha hızlıdır. Bu neredeyse her zaman nasıl kullanıldığını beri en modern olanlar kolayca kHz onlarca at geçmek için yeterince hızlı olacaktır. bilgi sayfasını sayfa 2 üzerinde,, Yükselme Zamanı, parametreler Turn-on Gecikme Süresi görmelisiniz çevirin-Off Gecikme Zamanı ve Süresi Güz. 229ns: bunların hepsi kadar eklenirse, bu size bu MOSFET geçiş için kullanılan olabilir yaklaşık asgari kare dalga süresini verecektir. Bu 4.3MHz bir frekansa temsil eder. devlet üzerinde anahtarlama onun çok fazla zaman harcamak, çünkü olsa çok sıcak alacağı unutmayın.

3. Bir tasarım örneği

veri sayfasında parametreleri ve grafikler nasıl kullanılacağına dair bir fikir edinmek için, biz bir tasarım örneği üzerinden gidecek:
SorunA tam köprü hız kontrol devresi bir 12v motoru kontrol etmek üzere tasarlanmıştır. anahtarlama frekansı sesli sınırı (20kHz) üzerinde olmalıdır. Motor 0.12 Ohm toplam dirence sahiptir. Makul bir fiyat sınırı içinde, köprü devresi için uygun MOSFET seçin ve gerekli olabilecek her türlü heatsinking düşündürmektedir. Ortam sıcaklığı 25ºC olduğu varsayılır.

Çözüm: IRF3205 bir göz ve uygun olup olmadığını görmenizi sağlar. İlk tahliye akım gereksinimi. durak, motorlu 12v / 0.12 Ohm = 100 Amper alacaktır. Biz ilk biz maksimum drenaj akımı ilk 125ºC de ne olduğunu bulmak gerekir 125ºC de, birleşme sıcaklığında bir tahmin yapacak. Şekil 9 grafiği 125ºC de, maksimum drenaj akımı 65 Amper hakkında olduğunu bize göstermektedir. Bu nedenle paralel 2 IRF3205s bu açıdan yeteneğine sahip olmalıdır.

iki paralel MOSFET ne kadar güç dağıtma olacak? ON iken güç tüketimi ve durmuş motor ya da sadece başlangıç başlayalım. Bu akım kare kez üzerinde dirençtir. 125ºC de (on) RDS nedir? Şekil 4 bu 0.008 kadar bir faktör ile, 1.6 Ohm ön sayfa değerinden düşürülmelidir gösterilmiştir. Bu nedenle, biz (on) RDS 0.008 x 1.6 = 0.0128 olacak varsayıyorum. Bu nedenle, PD = 50 X 50 X 0.0128 = 32 Watt. Ne zaman çok motorlu durmuş veya başlangıç olacaktır ya? Bu söylemek mümkün değildir, bu yüzden tahmin etmek zorunda kalacak. zaman 20% oldukça muhafazakar bir rakam - çok daha az olması muhtemeldir. Oldukça yavaş bir süreç güç ısı neden olur ve ısı iletimi olduğundan, güç tüketimi etkisi saniye bölgede oldukça uzun süreler boyunca dışarı ortalama almak eğilimindedir. Bu nedenle 20W x 32% = 20W ortalama güç tüketimi varmak, alıntı 6.4% güç gereksinimi yükünü azaltır olabilir.

Şimdi geçiş nedeniyle dağılan gücü eklemeniz gerekir. Bu yükseliş sırasında meydana sırasıyla 100ns ve 70ns olarak Elektriksel Özellikler tabloda cinsindendir kez düşecek. MOSFET sürücü varsayarsak, bu rakamların gereklerini yerine getirmek için yeterli akımı (2.5v / 12 Ohm = 2.5 Amper şiddetinde 4.8 Ohm = darbe çıkış tahrik akımının kapı sürücü kaynak direnci) sağlayabilmektedir sonra zaman anahtarlama oranı zamanı kalıcı hal 170ns * 20kHz = 3.4mW ihmal edilebilir olan. Bunlar açma-kapama zamanlamalar, buraya bakın açma-kapama süreleri hakkında daha fazla bilgi için, ancak biraz kaba vardır.

anahtarlama gereksinimleri şimdi nelerdir? bu en başa çıkacak kullanmak MOSFET sürücü gemi, ama onun değerinde kontrol. turn-on gerilim, Vgs (th), Şekil 3 grafikleri sadece üzerinde 5 Volt olduğunu. Biz zaten sürücü zamanında çok kısa bir süre için 4.8 Amper kaynak muktedir gerektiğini gördük.

soğutucu hakkında şimdi ne. Bu bölümde daha önce soğutucular bölümünü okumak isteyebilirsiniz. Biz 125ºC altında yarı iletkenlerin için sıcaklığı tutmak istiyoruz ve biz ortam sıcaklığı 25ºC olduğu söylendi. / 6.4 = 125 ºC / W - Bu nedenle, ortalama 25W dağıtan bir MOSFET ile toplam ısıl direnç (6.4 15.6) az olmalıdır. soğutucu kendisi için 0.75 = 0.2 ºC / W - 15.6 - davaya kavşağından ısıl direnç 0.75 ºC için yapar / bu W, (termal macun kullanarak) soğutucu değerleri tipik durum 0.2 yaprakları 14.7 ºC / W, vardır. Bu θjc değerin soğutucu oldukça küçük ve ucuz. Aynı soğutucu bu iki MOSFET aynı anda asla ikisi olduğundan, ya da H-köprü yük sağındaki solundaki her iki MOSFET için kullanılabilir ve böylece asla hem de güç dağıtma olabilir unutmayın Aynı zaman. Bunlardan vakaları ancak elektriksel olarak yalıtılmış olmalıdır. Gerekli elektriksel izolasyon hakkında daha fazla bilgi için soğutucular sayfasına bakınız.

4. MOSFET sürücüleri

Bir güç MOSFET açmak için, kapı terminali 10 kaynak terminali (mantık seviyesi MOSFET için yaklaşık 4 volt) daha yüksek volt en az bir voltaja ayarlanmalıdır. Bu konforlu Vgs (th) parametresi üzerindedir.

güç MOSFET özelliklerinden biri de kapı ve diğer terminallere CISS arasında büyük bir sokak kapasitans olması. Bunun etkisi kapısı terminaline darbe geldiğinde, ilk gerekli 10 volt ulaşabilir geçit gerilimi önce bu kapasitans kadar şarj olmasıdır. kapı terminali sonra etkili bir akım sürer. Bu nedenle kapı terminali kaçak kapasite mümkün olduğunca hızlı bir şekilde şarj edilebilir, böylece makul bir akımı yeteneğine sahip olmalıdır sürücüler devre. Bunu yapmanın en iyi yolu, özel bir MOSFET sürücü çipi kullanmaktır.

Birkaç firmadan temin MOSFET sürücü yongaları bir yeri vardır. Bazıları aşağıdaki tabloda bilgi formu bağlantıları ile gösterilir. Bazı (tam köprü alt 2 MOSFET için ya da sadece basit bir anahtarlama devresi) topraklı edilecek MOSFET kaynak terminali gerektirir. Bazı yüksek voltajda kaynağı ile bir MOSFET sürebilirim. Bunlar tam bir brifge üst MOSFET çevirmek için gerekli olan 22 volt oluşturmak anlamına gelir bir çip-üstü depolama pompası vardır. TDA340 bile sizin için swicthing dizisini kontrol eder. Bazı sokak kapısı kapasitans kadar şarj çok kısa bir darbe olarak 6 Amper akım kadar sağlayabilmektedir.

Daha fazla MOSFET ilgili bilgi ve nasıl onları götürmek için, International Rectifier burada kendi HEXFET aralığında teknik kağıtları bir dizi var.

Genellikle MOSFET sürücüsü ve MOSFET geçit terminali arasında düşük bir değer direnci göreceksiniz. Bu aksi takdirde kapı terminali izin verilen maksimum gerilim aşabilir kurşun endüktans ve kapı kapasitesinin kaynaklanan herhangi bir zil salınımları aşağı kırmak etmektir. Ayrıca MOSFET açar ve kapatır hızını yavaşlatır. MOSFET içsel diyotlar yeterince hızlı açmak yoksa bu yararlı olabilir. Bu daha fazla bilgi International Rectifier teknik belgelerde bulunabilir.

5. paralel olarak MOSFET

MOSFET akım sevk yeteneğini geliştirmek için paralel yerleştirilebilir. Basitçe birlikte Kapısı, Kaynak ve Boşaltma terminalleri katılın. MOSFET Herhangi bir sayıda yukarı paralel, ancak kapı kapasitans daha MOSFET paralel ve sonunda MOSFET sürücü onları götürmek mümkün olmayacak gibi ekler dikkat edilebilir. Böyle iki kutuplu transistörler Parellel unutmayın. Bu nedenleri burada bir teknik tartışıldı.

Önceki:Ne benziyor ne bir MOSFET, nedir ve nasıl çalışır?

Sonraki:FMUSER X01 FM Verici Savaş Yırtık Alanları Radyo Getiriyor

Mesaj bırakın

İleti listesi

Yorumlar Yükleniyor ...