في الآونة الأخيرة، عندما يأتي العديد من العملاء إلى Olukey للتشاور حول الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET)، سوف يطرحون سؤالاً، كيف يتم اختيار الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) المناسبة؟ فيما يتعلق بهذا السؤال، سوف يجيب عليه Olukey للجميع.
أولا وقبل كل شيء، نحن بحاجة إلى فهم مبدأ MOSFET. تم تقديم تفاصيل MOSFET بالتفصيل في المقالة السابقة "ما هو ترانزستور التأثير الميداني MOS". إذا كنت لا تزال غير واضح، يمكنك التعرف عليه أولاً. ببساطة، MOSFET ينتمي إلى مكونات أشباه الموصلات التي يتم التحكم فيها بالجهد، وتتميز بمزايا مقاومة المدخلات العالية، وانخفاض مستوى الضجيج، وانخفاض استهلاك الطاقة، والنطاق الديناميكي الكبير، والتكامل السهل، وعدم وجود عطل ثانوي، ونطاق تشغيل آمن كبير.
فكيف يجب أن نختار الحق؟موسفيت?
1. تحديد ما إذا كنت تريد استخدام N-channel أو P-channel MOSFET
أولاً، يجب علينا أولاً تحديد ما إذا كنا سنستخدم N-channel أو P-channel MOSFET، كما هو موضح أدناه:
كما يتبين من الشكل أعلاه، هناك اختلافات واضحة بين الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة للقناة N والقناة P. على سبيل المثال، عندما يتم تأريض MOSFET ويتم توصيل الحمل بجهد الفرع، يشكل MOSFET مفتاحًا جانبيًا عالي الجهد. في هذا الوقت، ينبغي استخدام MOSFET N-channel. على العكس من ذلك، عندما يتم توصيل MOSFET بالحافلة ويتم تأريض الحمل، يتم استخدام مفتاح منخفض الجانب. تُستخدم الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة للقناة P بشكل عام في طوبولوجيا معينة، وهو ما يرجع أيضًا إلى اعتبارات محرك الجهد.
2. الجهد الزائد والتيار الزائد للموسفيت
(1). تحديد الجهد الإضافي الذي يتطلبه MOSFET
ثانيًا، سنحدد أيضًا الجهد الإضافي المطلوب لمحرك الجهد، أو الحد الأقصى للجهد الذي يمكن للجهاز قبوله. كلما زاد الجهد الإضافي للMOSFET. وهذا يعني أنه كلما زادت متطلبات MOSFETVDS التي يجب تحديدها، من المهم بشكل خاص إجراء قياسات واختيارات مختلفة بناءً على الحد الأقصى للجهد الذي يمكن أن يقبله MOSFET. بالطبع، بشكل عام، المعدات المحمولة هي 20 فولت، وإمدادات الطاقة FPGA هي 20 ~ 30 فولت، و85 ~ 220VAC هي 450 ~ 600 فولت. تتميز MOSFET التي تنتجها WINSOK بمقاومة قوية للجهد ومجموعة واسعة من التطبيقات، وهي مفضلة لدى غالبية المستخدمين. إذا كان لديك أي احتياجات، يرجى الاتصال بخدمة العملاء عبر الإنترنت.
(2) تحديد التيار الإضافي الذي يتطلبه MOSFET
عند تحديد ظروف الجهد المقنن أيضًا، فمن الضروري تحديد التيار المقنن المطلوب بواسطة MOSFET. إن ما يسمى بالتيار المقنن هو في الواقع الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتحمله حمل MOS تحت أي ظرف من الظروف. كما هو الحال مع حالة الجهد الكهربي، تأكد من أن MOSFET الذي تختاره يمكنه التعامل مع كمية معينة من التيار الإضافي، حتى عندما يولد النظام طفرات تيار. الشرطان الحاليان اللذان يجب مراعاتهما هما الأنماط المستمرة وطفرات النبض. في وضع التوصيل المستمر، يكون MOSFET في حالة مستقرة، عندما يستمر التيار في التدفق عبر الجهاز. يشير ارتفاع النبض إلى كمية صغيرة من التدفق (أو ذروة التيار) التي تتدفق عبر الجهاز. بمجرد تحديد الحد الأقصى للتيار في البيئة، ما عليك سوى اختيار جهاز يمكنه تحمل حد أقصى معين للتيار مباشرةً.
بعد اختيار التيار الإضافي، يجب أيضًا مراعاة استهلاك التوصيل. في المواقف الفعلية، MOSFET ليس جهازًا فعليًا لأن الطاقة الحركية تُستهلك أثناء عملية التوصيل الحراري، وهو ما يسمى بفقد التوصيل. عندما يكون MOSFET في وضع التشغيل، فإنه يعمل كمقاوم متغير، والذي يتم تحديده بواسطة RDS(ON) للجهاز ويتغير بشكل ملحوظ مع القياس. يمكن حساب استهلاك الطاقة للآلة عن طريق Iload2×RDS(ON). وبما أن مقاومة العودة تتغير مع القياس، فإن استهلاك الطاقة سيتغير أيضًا وفقًا لذلك. كلما ارتفع جهد VGS المطبق على MOSFET، كلما كان RDS(ON) أصغر؛ على العكس من ذلك، كلما ارتفع RDS(ON). لاحظ أن مقاومة RDS(ON) تنخفض قليلاً مع التيار. يمكن العثور على تغييرات كل مجموعة من المعلمات الكهربائية لمقاوم RDS (ON) في جدول اختيار المنتج الخاص بالشركة المصنعة.
3. تحديد متطلبات التبريد التي يحتاجها النظام
الشرط التالي الذي يجب الحكم عليه هو متطلبات تبديد الحرارة التي يتطلبها النظام. وفي هذه الحالة، لا بد من النظر في حالتين متطابقتين، وهما الحالة الأسوأ والوضع الحقيقي.
فيما يتعلق بتبديد الحرارة MOSFET،أولوكييعطي الأولوية للحل للسيناريو الأسوأ، لأن تأثيرًا معينًا يتطلب هامش تأمين أكبر لضمان عدم فشل النظام. هناك بعض بيانات القياس التي تحتاج إلى الاهتمام في ورقة بيانات MOSFET؛ درجة حرارة الوصلة للجهاز تساوي الحد الأقصى لقياس الحالة بالإضافة إلى ناتج المقاومة الحرارية وتبديد الطاقة (درجة حرارة الوصلة = أقصى قياس للحالة + [المقاومة الحرارية × تبديد الطاقة]). يمكن حل الحد الأقصى لتبديد الطاقة للنظام وفقًا لمعادلة معينة، وهي نفس صيغة I2×RDS (ON) حسب التعريف. لقد قمنا بالفعل بحساب الحد الأقصى للتيار الذي سيمر عبر الجهاز ويمكننا حساب RDS (ON) تحت قياسات مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يجب الاهتمام بتبديد حرارة لوحة الدائرة الكهربائية ووحدات MOSFET الخاصة بها.
يعني الانهيار الجليدي أن الجهد العكسي على مكون شبه فائق التوصيل يتجاوز القيمة القصوى ويشكل مجالًا مغناطيسيًا قويًا يزيد من التيار في المكون. ستعمل الزيادة في حجم الشريحة على تحسين القدرة على منع انهيار الرياح وتحسين استقرار الجهاز في النهاية. ولذلك، فإن اختيار حزمة أكبر يمكن أن يمنع بشكل فعال الانهيارات الجليدية.
4. تحديد أداء التبديل لـ MOSFET
شرط الحكم النهائي هو أداء التبديل لـ MOSFET. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على أداء التحويل لـ MOSFET. وأهمها هي المعلمات الثلاثة لاستنزاف القطب ومصدر القطب ومصدر الصرف. يتم شحن المكثف في كل مرة يتم فيها التبديل، مما يعني حدوث خسائر في التبديل في المكثف. ولذلك، ستنخفض سرعة تبديل MOSFET، مما يؤثر على كفاءة الجهاز. لذلك، أثناء عملية اختيار MOSFET، من الضروري أيضًا الحكم على الخسارة الإجمالية للجهاز وحسابها أثناء عملية التبديل. من الضروري حساب الخسارة أثناء عملية التشغيل (Eon) والخسارة أثناء عملية الإيقاف. (إيوف). يمكن التعبير عن الطاقة الإجمالية لمفتاح MOSFET بالمعادلة التالية: Psw = (Eon + Eoff) × تردد التبديل. إن شحنة البوابة (Qgd) لها التأثير الأكبر على أداء التحويل.
خلاصة القول، لاختيار MOSFET المناسب، يجب أن يتم الحكم المقابل من أربعة جوانب: الجهد الإضافي والتيار الإضافي لـ MOSFET N-channel أو P-channel MOSFET، ومتطلبات تبديد الحرارة لنظام الجهاز وأداء التبديل لـ MOSFET موسفيت.
هذا كل ما لدينا اليوم حول كيفية اختيار MOSFET المناسب. آمل أن تتمكن من مساعدتك.
وقت النشر: 12 ديسمبر 2023
