Pievienot izlasei Set Homepage
amats:Sākumlapa >> Jaunumi

Produkcija kategorija

Produkcija birkas

Fmuser Sites

Kas ir MOSFET un MOSFET draiveri?

Date:2016/7/29 15:42:24 Hits:
1. Ievads

MOSFETs nonāk četros dažādos veidos. Tie var būt uzlabošanu vai noārdīšanās režīmā, un tie var būt n-kanālu vai p-kanālu. Mēs esam ieinteresēti tikai n-kanālu uzlabošanas režīmā MOSFETs, un tie būs vienīgie, runāja par no šī brīža. Ir arī loģika līmeņa MOSFETs un normālu MOSFETs. Mēs varam izmantot vai nu tipa.



Avots termināls parasti ir viens negatīvs, un drenāžas ir pozitīvs (nosaukumi atsaucas uz avotu un drenāžas elektroni). Iepriekš Diagramma rāda diode savienots pāri MOSFET. Šī diode sauc par "patiesā diode", jo tā ir veidota uz silīcija struktūrā MOSFET. Tas ir sekas no tā jaudas MOSFETs tiek izveidots slāņiem silīcija, un var būt ļoti noderīga. Vairumā MOSFET arhitektūra, tā jauda ir tāda pati strāva kā MOSFET pati.


2. Izvēloties MOSFET.

Pārbaudīt parametrus MOSFETs, tas ir noderīgi, lai būtu paraugs datu lapu, lai roku. Klikšķis šeit atvērt datu lapu par International Rectifier IRF3205, ko mēs atsaucas. Vispirms mums ir iet caur kādu no spilgta parametriem, kas mums būs nodarbojas ar.


2.1. MOSFET parametri

Uz pretestību Rds (tālāk).
Tas ir pretestība starp avota un drenāžas termināliem kad MOSFET ir ieslēgts pilnīgi par.

Maksimālā drenāžas strāva, Id (max).
Šī ir maksimālā strāva, ka MOSFET var stāvēt iet no avota pieplūdes. To lielā mērā nosaka iepakojuma un RDS (uz).

Jaudas izkliede, Pd.
Šī ir maksimālā jaudas apstrādes spēja MOSFET, kas lielā mērā ir atkarīga no iepakojuma veida tas atrodas.

Linear ierobežojumus pie faktors.
Tas ir, cik daudz maksimālā jaudas izkliedes parametrs iepriekš jāsamazina par vienu ºC, jo temperatūra pārsniedz 25ºC.

Lavīnas enerģija EA
Tas, cik daudz enerģijas MOSFET var izturēt ar lavīnu apstākļos. Avalanche rodas, ja maksimālais drain-to-avota spriegums ir pārsniegta, un pašreizējais meldri caur MOSFET. Tas nav radīt neatgriezeniskus bojājumus, kamēr enerģijas (elektroenerģijas x laiks) lavīnu nepārsniedz maksimumu.

Pīķa diode atgūšana, dv / dt
Tas ir, cik ātri patiesā diode var aiziet no izslēgtā stāvoklī (reverse neobjektīva) ieslēgtā stāvoklī (veikšanu). Tas atkarīgs no tā, cik daudz sprieguma bija pāri, pirms tā ir ieslēgta. Līdz ar to laiks,, t = (reverse sprieguma / maksimālā diode atgūšana).

Dlietus avota sadalījuma spriegums, VDSS.
Tas ir maksimālais spriegums, kas var novietot no avota pieplūdes kad MOSFET ir izslēgts.

Termiskā pretestība, θjc.
Lai iegūtu vairāk informācijas par termiskā pretestība, skatīt nodaļu par heatsinks.

Vārtu sliekšņa spriegums, VGS (th)
Tas ir minimālais spriegums nepieciešams starp vārtiem un avota spailēm, lai ieslēgtu MOSFET par. Tas būs nepieciešams vairāk nekā tas pārvērst to pilnībā uz.

Uz priekšu transvadītspēja, gfs
Kā vārtu avota spriegums ir palielināts, kad MOSFET ir tikko sākusies, lai ieslēgtu, tas ir diezgan lineāra sakarība starp Vgs un drenāžas strāvu. Šis parametrs ir vienkārši (Id / Vgs) Šajā lineārā sadaļā.

Ieejas kapacitāte, C.iss
Tas ir lumped kapacitātes starp vārtu terminālu un avota un drenāžas termināliem. Kapacitātes, lai aizplūšanu, ir vissvarīgākais.

Ir detalizētāks ievads MOSFETs Starptautiskajā Rectifier Acrobat (PDF) dokumenta Power MOSFET pamati. Tas izskaidro, kur daži no parametriem izriet no MOSFET būvniecības.



2.2. Making izvēle


Jauda un siltuma


Jauda ka MOSFET būs jācīnās ar, ir viens no galvenajiem izšķirošajiem faktoriem. Jauda izkliedē MOSFET ir spriegums pāri reizes strāvu iet caur to. Pat ja tas ir komutācijas lielu daudzumu enerģijas, tas būtu diezgan maza, jo nu spriegums pāri ir ļoti maza (slēdzis ir slēgts - MOSFET ir ieslēgta), vai pašreizējā iet caur tā ir ļoti maza (slēdzis ir atvērts - MOSFET ir off). Sprieguma pāri MOSFET, kad tas ir ieslēgts būs pretestība no MOSFET, Rds (on) reizes pašreizējais iet pamatīga tā. Šī pretestība, RDSon, labu jaudas MOSFETs būs mazāks nekā 0.02 Omi. Tad spēks izkliedētu MOSFET ir:



Par strāvas 40 ampēri, RDSon no 0.02 Omi, šīs pilnvaras ir 32 vati. Bez heatsink, MOSFET varētu izdegt izkliedēšanas šo daudz enerģijas. Izvēloties heatsink ir temats pats par sevi, kas ir iemesls, kāpēc ir nodaļa veltīta tā: radiatori.


Uz pretestība nav vienīgais iemesls jaudas izkliedēšanos MOSFET. Vēl viens avots rodas, ja MOSFET ir pārslēgšanās starp valstīm. Uz īsu laiku, MOSFET ir puse uz pusi un off. Izmantojot pašā piemērā skaitļus kā iepriekš, tad strāva var būt uz pusi vērtības, 20 ampēriem, un spriegums var būt uz pusi vērtības, 6 Volts, tajā pašā laikā. Tagad jauda izkliedētā ir 20 × 6 = 120 vati. Tomēr MOSFET ir vienīgais izkliedēšanas šis īsā laika periodā, ka MOSFET ir pārslēgšanās starp valstīm. Tādējādi vidējais jaudas izkliedes izraisa tas ir daudz mazāk, un ir atkarīgs no relatīvās laikiem ka MOSFET ir maiņas un nav maiņas. Vidējais izkliedes aprēķina ar vienādojumu:


 
2.3. Piemērs:


Problēma MOSFET ir ieslēgts pie 20kHz, un ņem 1 mikrosekundes, lai pārslēgtos starp valstīm (uz off un off tālāk). Barošanas spriegums ir 12v un pašreizējais 40 ampēri. Aprēķināt vidējo pārslēdzama strāvas zudums, pieņemot, ka spriegums un strāva ir pie pusi vērtībām pārslēgšanas periodā.


Risinājums: Pie 20kHz, ir MOSFET komutācijas notikums ik 25 mikrosekundes (pāreja uz katriem 50 mikrosekundēm, un slēdzis off ik 50 mikrosekundes). Tāpēc attiecība pārslēgšanas laiks, lai kopējais laiks ir 1 / 25 = 0.04. Jaudas izkliedes pārejot ir (12v / 2) x (40A / 2) = 120 vati. Tāpēc vidējā pārslēgšanas zaudējumi ir 120W x 0.04 = 4.8 vati.


Jebkura jaudas izkliedes augstāk par 1 Watt paredz, ka MOSFET ir uzstādīts uz heatsink. Power MOSFETs nonāk dažādu iepakojumu, bet parasti ir metāla cilni, kas ir novietots pret heatsink, un to izmanto, lai veiktu siltuma prom no MOSFET pusvadītāju.


Jaudas apiešanās ar paketes bez papildu heatsink ir ļoti mazs. Dažos MOSFETs, tab metāls ir savienots iekšēji ar vienu no MOSFETs termināļiem - parasti drenāžas. Tas ir trūkums, jo tas nozīmē, ka jūs nevarat fit vairāk nekā vienu MOSFET uz heatsink bez elektriski izolējot MOSFET paketi no metāla heatsink. To var izdarīt ar plānām vizlas loksnes novieto starp paketi un heatsink. Daži MOSFETs ir pakete izolēta no termināliem, kas ir labāk. Beigās, dienā jūsu lēmums, visticamāk, tiks balstītas cenu tomēr!


2.3.1. Drain strāva

MOSFETs parasti reklamē to maksimālo aizplūšanu strāvu. Reklāmas izdevniecības reklāma, un elementu sarakstu priekšpusē datu lapas var citēt pastāvīgu aizplūšanu strāvu, Id, no 70 ampēri, un impulsa aizplūšanu strāvu 350 ampēriem. Jums jābūt ļoti uzmanīgiem ar šiem skaitļiem. Tie nav vispārējās vidējās vērtības, bet maksimālā MOSFET veiks vislabākajos apstākļos. Lai sāktu, tos parasti kotētas lietošanai kompleksā temperatūrā 25 ºC. Ir maz ticams, ja jūs garām 70 ampēri, ka lieta joprojām būs 25ºC! Datu lapā ir jābūt grafikā, kā šis skaitlis derates ar pieaugošo temperatūru.

Impulsa drenāžas strāva vienmēr ir kotēta saskaņā pārejot nosacījumus ar maiņas laikos ļoti mazā rakstveidā pie lapas apakšā! Tas var būt maksimālais impulsa platums pāris simts mikrosekundēm, un ciklu (procentos no laika ON uz OFF) tikai 2%, kas nav ļoti praktisks. Plašāku informāciju par pašreizējiem reitingiem MOSFETs, ir apskatīt šo International Rectifier dokumentā.

Ja jūs nevarat atrast vienu MOSFET ar augstu pietiekami maksimālo aizplūšanu strāva, tad jūs varat savienot vairāk nekā vienu paralēli. Skatīt vēlāk, lai iegūtu informāciju par to, kā to izdarīt.


2.3.2. ātrums

Jums būs, izmantojot MOSFET tādā pārslēdz režīmā, lai kontrolētu ātrumu, motors. Kā mēs redzējām agrāk, jo ilgāk ka MOSFET ir tādā stāvoklī, kur tas nav ne par, ne izslēgt, jo vairāk jaudas tas izkliedēs. Daži MOSFETs ir ātrāk nekā citi. Lielākā daļa mūsdienu tiem būs viegli pietiekami ātri, lai pārslēgtos uz vairākiem desmitiem kHz, jo tas ir gandrīz vienmēr, kā tie tiek izmantoti. Lappusē 2 no datu lapas, jums vajadzētu redzēt parametriem Turn-On aizkaves laiks, Rise Laiks, Turn-Off Aiztures laika un uz laiku. Ja tie visi saskaita, tas dos jums aptuvenu minimālo kvadrātveida vilnis periodu, ko varētu izmantot, lai pārslēgtos šo MOSFET: 229ns. Tas atspoguļo biežumu 4.3MHz. Ņemiet vērā, ka tas varētu kļūt ļoti karsti, lai gan, jo tas pavada daudz sava laika, kas pārejot stāvoklī.


3. Dizains piemērs

Lai gūtu priekšstatu par to, kā izmantot parametrus, un grafikus datu lapā, mēs iet cauri dizaina piemērs:
Problēma: Pilna tilts ātruma regulators shēma ir izstrādāta, lai kontrolētu 12v motoru. Komutācijas frekvence ir virs skaņas robežu (20kHz). Motora kopējais pretestību 0.12 Omi. Izvēlēties piemērotus MOSFETs par tilta ķēdes, saprātīgā cenu ierobežojumu, un ieteiktu kādu heatsinking kas var būt vajadzīgas. Apkārtējās vides temperatūra ir pieņemts, ka 25ºC.

Risinājums: Lets ir apskatīt IRF3205 un redzēt, ja tas ir piemērots. Pirmkārt drenāžas pašreizējā prasība. Pie kabīne, motors veiks 12v / 0.12 Omi = 100 ampēri. Mēs vispirms veikt minējumu krustpunktā temperatūru, pie 125ºC Mums jāatrod kāds maksimālais drenāžas strāva ir 125ºC pirmais. Par skaitlis 9 diagramma rāda, ka 125ºC, maksimālais drenāžas strāva ir par 65 ampēriem. Tāpēc 2 IRF3205s paralēli būtu jāspēj šajā ziņā.

Cik daudz jauda būs divas paralēlas MOSFETs tikt izkliedēt? Sāksim ar jaudas izkliedes gan uz un motoru apstājies, vai tikko sākusies. Tāda ir pašreizējā brusas reizes uz pretestības. Kas ir RDS (on) at 125ºC? Attēlā 4 parāda, kā tas tiek rekonstruēts no front-page vērtību 0.008 Omi, ar koeficientu aptuveni 1.6. Tāpēc, mēs pieņemam, RDS (par), būs 0.008 x 1.6 = 0.0128. Tāpēc PD = 50 x 50 x 0.0128 = 32 vati. Cik daudz laika būs motors vai nu apstājies vai sāk? Tas ir neiespējami pateikt, tāpēc mums būs uzminēt. 20% no laika ir diezgan konservatīvs skaitlis - tas varētu būt daudz mazāk. Tā jauda rada siltumu, un siltums vadīšanas ir diezgan lēns process, efekts jaudas izkliedes tendence iegūt vidēji pār diezgan ilgu laika periodiem, reģionā sekundes. Tāpēc mēs varam derate strāvas prasību ar citēto 20%, lai nonāktu pie vidēja jaudas izkliedes no 32W x 20% = 6.4W.

Tagad mums ir pievienot zaudēto jaudu dēļ komutācijas. Tas notiks pieaug laikā un krist reizes, kas tiek kotētas elektriskās īpašības galda kā 100ns un 70ns attiecīgi. Pieņemot, ka MOSFET vadītājs var piegādāt pietiekami daudz strāvu, lai izpildītu šos skaitļus prasībām (vārtu piedziņas avots pretestību 2.5 Omi = pulsa izejas piedziņas strāvas 12v / 2.5 Omi = 4.8 ampēros), tad attiecība pārslēgšanas laiks līdz līdzsvara koncentrācijas laiks 170ns * 20kHz = 3.4mW kas ir negligable. Šīs on-off hronometrāža ir nedaudz jēlnaftas tomēr, lai iegūtu vairāk informācijas par on-off laiks, skatīt šeit.

Tagad to, kas ir komutācijas prasības? MOSFET vadītājs kuģis mēs izmantojam tiks galā ar lielāko daļu no tiem, bet tā vērts pārbaudīt. Turn-on sprieguma, Vgs (th), no grafikiem no attēlā 3 ir tikai nedaudz vairāk 5 volti. Mēs jau redzējām, ka vadītājam jābūt iespējai iegādāties 4.8 ampēri uz ļoti īsu laiku.

Tagad to, ko par heatsink. Jūs varat izlasīt nodaļu par heatsinks pirms šajā sadaļā. Mēs vēlamies, lai saglabātu temperatūru par pusvadītāju krustojuma zemāk 125ºC, un mums ir teicis, ka apkārtējās vides temperatūra ir 25ºC. Tāpēc ar MOSFET izkliedējošu 6.4W vidēji kopējais siltuma pretestība ir mazāka par (125 - 25) / 6.4 = 15.6 ° C / W. Termiskā pretestība no krustojuma līdz lietas veido par 0.75 ° C / W tas, tipisks gadījums uz heatsink vērtībām (izmantojot siltuma savienojums) ir 0.2 ºC / W, kas atstāj 15.6 - 0.75 - 0.2 = 14.7 ºC / W uz heatsink pati. Radiatori Šīs θjc vērtības ir diezgan mazi un lēti. Ņemiet vērā, ka pats heatsink var izmantot gan MOSFETs pa kreisi no vai pa labi no slodzes uz H- tilta, jo šie divi MOSFETs nekad gan, tajā pašā laikā, un tā nekad abas var izkliedēt jaudu tajā pašā laikā. No tiem gadījumiem, jābūt elektriski izolētu tomēr. Skatīt Radiatori lapu, lai iegūtu informāciju par nepieciešamo elektrisko izolāciju.


4. MOSFET vadītājiem

Lai ieslēgtu jaudas MOSFET par, vārti termināls jānoregulē ar spriegumu vismaz 10 volti lielāks nekā avota terminālim (apmēram 4 volti loģika līmeņa MOSFETs). Tas ir ērti virs VGS (th) parametru.

Viena iezīme jaudas MOSFETs ir tas, ka viņiem ir liels nomaldījies kapacitātes starp vārtiem un citiem termināļiem, CISS. No šī ietekme ir tāda, ka tad, kad pulss ar vārtu terminālu ierodas, tai vispirms ir iekasēt šo kapacitātes izveidota pirms vārtu spriegums var sasniegt 10 volti nepieciešami. Vārti termināls tad faktiski tas ņem strāvu. Tāpēc ķēdes, kas vada vārti terminālis būtu spējīga sniegt pamatotu strāvu lai klaiņojošiem kapacitātes var uzlādēt pat, cik ātri vien iespējams. Labākais veids, kā to izdarīt, ir izmantot speciālu MOSFET vadītāja mikroshēmā.

Ir daudz MOSFET vadītāja mikroshēmas pieejama no vairākiem uzņēmumiem. Daži tiek parādīti ar saitēm uz tehnisko datu lapās zemāk tabulā. Daži pieprasīt MOSFET avota terminālu, kas pamatotu (par zemākām 2 MOSFETs pilnā tilta vai tikai vienkāršu komutācijas ķēdes). Daži var vadīt MOSFET ar avotu par augstāku spriegumu. Tie ir on-chip maksas sūknis, kas nozīmē, tie var radīt 22 volti vajadzīgi, lai ieslēgtu augšējo MOSFET pilnā brifge par. TDA340 pat kontrolē swicthing secību jums. Daži var piegādāt tik daudz, cik 6 ampēri strāvas kā ļoti īsu impulsu maksas līdz klaiņojošiem vārtu kapacitātes.



Lai iegūtu vairāk informācijas par MOSFETs un to, kā vadīt tos, International Rectifier ir kopa tehnisko dokumentus par to HEXFET diapazonā šeit.

Bieži vien jūs redzēsiet zemu vērtību rezistors starp MOSFET vadītāja un MOSFET vārtu terminālā. Tas nepieciešams, lai mazinātu paredz visus zvana svārstības, ko izraisa svina indukcijas un vārtu kapacitātes kas citādi var pārsniegt maksimālo spriegumu pieļaujamo uz vārtu terminālī. Tā arī palēnina ātrumu, MOSFET ieslēdzas un izslēdzas. Tas var būt noderīgi, ja raksturīgās diodes MOSFET nav ieslēgt pietiekami ātri. Sīkāka informācija par to var atrast International Rectifier tehnisko dokumentu.


5. paralleling MOSFETs

MOSFETs var novietot paralēli, lai uzlabotu pašreizējo apstrādes spējas. Vienkārši pievienoties Gate, Source un drenāžas termināliem kopā. Jebkurš skaits MOSFETs var līdzās, tomēr ņemiet vērā, ka vārti kapacitātes iznāk kā jūs paralēli vairāk MOSFETs, un galu galā MOSFET vadītājs nevarēs vadīt tos. Ņemiet vērā, ka jūs nevarat parellel tranzistori kā šis. Iemesli tas tiek apspriesti tehniskā papīra šeit.
 

Atstāj ziņu 

Vārds *
E-pasts *
Mob. tālr.
Adrese
kods Skatīt verifikācijas kodu? Click atsvaidzināt!
Ziņa
 

Message saraksts

Komentāri Loading ...
Sākumlapa| Par mums| Izvēlne| Jaunumi| Download| Atbalsts| Atsauksmes| Sazinies ar mums| Serviss

Kontaktpersona: Zoey Zhang Web: www.fmuser.net

Whatsapp / Wechat: +86 183 1924 4009

Skype: tomleequan E-pasts: [e-pasts aizsargāts] 

Facebook: FMUSERBROADCAST Youtube: FMUSER ZOEY

Adrese angļu valodā: Room305, HuiLanGe, No.273 HuangPu Road West, TianHe District., Guangzhou, Ķīna, 510620 Adrese ķīniešu valodā: 广州市天河区黄埔大道西273尷栘)305)