الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة ذات الحزمة الصغيرة

عندما يتم توصيل MOSFET بالحافلة وأرض التحميل، يتم استخدام مفتاح جانبي عالي الجهد. في كثير من الأحيان قناة Pالدوائر المتكاملة منخفضة المقاومةيتم استخدامها في هذه الطوبولوجيا، مرة أخرى لاعتبارات محرك الجهد. تحديد التصنيف الحالي الخطوة الثانية هي تحديد التصنيف الحالي لـ MOSFET. اعتمادًا على بنية الدائرة، يجب أن يكون تصنيف التيار هذا هو الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتحمله الحمل في جميع الظروف.

 

كما هو الحال في حالة الجهد، يجب على المصمم التأكد من اختيارهموسفيتيمكن أن يتحمل هذا التصنيف الحالي، حتى عندما يقوم النظام بتوليد تيارات متصاعدة. الحالتان الحاليتان اللتان تم النظر فيهما هما الوضع المستمر ونبض النبض. تتم الإشارة إلى هذه المعلمة بواسطة ورقة بيانات FDN304P، حيث يكون MOSFET في حالة ثابتة في وضع التوصيل المستمر، عندما يتدفق التيار بشكل مستمر عبر الجهاز.

 

تحدث طفرات النبض عندما يكون هناك ارتفاع كبير (أو ارتفاع) في التيار المتدفق عبر الجهاز. بمجرد تحديد الحد الأقصى للتيار في ظل هذه الظروف، يصبح الأمر ببساطة مسألة اختيار جهاز يمكنه تحمل هذا التيار الأقصى بشكل مباشر.

 

بعد اختيار التيار المقنن، يجب أيضًا حساب فقدان التوصيل. من الناحية العملية، فإن الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) ليست أجهزة مثالية بسبب فقدان الطاقة أثناء عملية التوصيل، وهو ما يسمى فقدان التوصيل.

 

يعمل MOSFET كمقاوم متغير عندما يكون في وضع التشغيل، كما هو محدد بواسطة RDS(ON) الخاص بالجهاز، ويتغير بشكل كبير مع درجة الحرارة. يمكن حساب تبديد الطاقة للجهاز من خلال Iload2 x RDS(ON)، وبما أن مقاومة التشغيل تختلف مع درجة الحرارة، فإن تبديد الطاقة يختلف بشكل متناسب. كلما ارتفع جهد VGS المطبق على MOSFET، كلما كان RDS(ON) أصغر؛ على العكس من ذلك، سيكون ارتفاع RDS (ON). بالنسبة لمصمم النظام، هذا هو المكان الذي تلعب فيه المفاضلات اعتمادًا على جهد النظام. بالنسبة للتصميمات المحمولة، من الأسهل (والأكثر شيوعًا) استخدام الفولتية المنخفضة، بينما بالنسبة للتصميمات الصناعية، يمكن استخدام الفولتية الأعلى.

 

لاحظ أن مقاومة RDS (ON) ترتفع قليلاً مع التيار. يمكن العثور على الاختلافات في المعلمات الكهربائية المختلفة لمقاوم RDS(ON) في ورقة البيانات الفنية المقدمة من قبل الشركة المصنعة.

تحديد المتطلبات الحرارية الخطوة التالية في اختيار MOSFET هي حساب المتطلبات الحرارية للنظام. يجب على المصمم أن يأخذ في الاعتبار سيناريوهين مختلفين، الحالة الأسوأ والحالة الحقيقية. يوصى باستخدام حساب السيناريو الأسوأ، حيث توفر هذه النتيجة هامشًا أكبر من الأمان وتضمن عدم فشل النظام.

 

هناك أيضًا بعض القياسات التي يجب أن تكون على دراية بهاموسفيتورقة البيانات؛ مثل المقاومة الحرارية بين تقاطع أشباه الموصلات للجهاز المعبأ والبيئة المحيطة، ودرجة حرارة الوصلة القصوى. درجة حرارة الوصلة للجهاز تساوي الحد الأقصى لدرجة الحرارة المحيطة بالإضافة إلى ناتج المقاومة الحرارية وتبديد الطاقة (درجة حرارة الوصلة = درجة الحرارة المحيطة القصوى + [المقاومة الحرارية × تبديد الطاقة]). من هذه المعادلة يمكن حل الحد الأقصى لتبديد الطاقة للنظام، وهو حسب التعريف يساوي I2 x RDS(ON).

 

وبما أن المصمم قد حدد الحد الأقصى للتيار الذي سيمر عبر الجهاز، فيمكن حساب RDS(ON) لدرجات حرارة مختلفة. من المهم ملاحظة أنه عند التعامل مع النماذج الحرارية البسيطة، يجب على المصمم أيضًا أن يأخذ في الاعتبار السعة الحرارية لوصلة أشباه الموصلات/مرفق الجهاز والعلبة/البيئة؛ على سبيل المثال، من الضروري عدم تسخين لوحة الدوائر المطبوعة والحزمة على الفور.

 

عادة، PMOSFET، سيكون هناك صمام ثنائي طفيلي موجود، وظيفة الصمام الثنائي هي منع الاتصال العكسي لاستنزاف المصدر، بالنسبة لـ PMOS، الميزة على NMOS هي أن جهد التشغيل الخاص به يمكن أن يكون 0، وفرق الجهد بين الجهد جهد DS ليس كثيرًا، في حين أن NMOS في الحالة يتطلب أن يكون VGS أكبر من العتبة، مما سيؤدي إلى أن جهد التحكم أكبر حتمًا من الجهد المطلوب، وستكون هناك مشكلة غير ضرورية. يتم اختيار PMOS كمفتاح تحكم، وهناك التطبيقان التاليان: التطبيق الأول، PMOS لتنفيذ اختيار الجهد، عند وجود V8V، يتم توفير الجهد بالكامل بواسطة V8V، سيتم إيقاف تشغيل PMOS، وVBAT لا يوفر جهدًا لـ VSIN، وعندما يكون V8V منخفضًا، يتم تشغيل VSIN بـ 8V. لاحظ تأريض R120، وهو مقاوم يسحب جهد البوابة بشكل ثابت إلى الأسفل لضمان تشغيل PMOS بشكل صحيح، وهو خطر مرتبط بالممانعة العالية للبوابة الموصوفة سابقًا.

 

تتمثل وظائف D9 وD10 في منع النسخ الاحتياطي للجهد، ويمكن حذف D9. تجدر الإشارة إلى أن DS الخاص بالدائرة هو في الواقع معكوس، بحيث لا يمكن تحقيق وظيفة أنبوب التبديل عن طريق توصيل الصمام الثنائي المرفق، وهو ما يجب الإشارة إليه في التطبيقات العملية. في هذه الدائرة، تتحكم إشارة التحكم PGC فيما إذا كان V4.2 يزود P_GPRS بالطاقة أم لا. هذه الدائرة ومحطات المصدر والصرف غير متصلة بالعكس، R110 و R113 موجودان بمعنى أن تيار بوابة التحكم R110 ليس كبيرًا جدًا، R113 حالة طبيعية لبوابة التحكم، R113 سحب لأعلى، كما هو الحال في PMOS، ولكن أيضًا يمكن اعتباره بمثابة سحب لأعلى على إشارة التحكم، عندما تكون دبابيس MCU الداخلية وسحب لأعلى، أي إخراج الصرف المفتوح عندما لا يؤدي الإخراج إلى إيقاف تشغيل PMOS، في هذا الوقت، سيتم تحتاج إلى جهد خارجي لإعطاء قوة السحب، لذلك يلعب المقاوم R113 دورين. r110 يمكن أن يكون أصغر، إلى 100 أوم يمكن أن يكون.

 

 

تلعب الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة ذات الحزمة الصغيرة دورًا فريدًا.