Titik Seleksi MOSFET

Pilihan dariMOSFETsangat penting, pilihan yang buruk dapat mempengaruhi penggunaan daya seluruh rangkaian, menguasai nuansa komponen dan parameter MOSFET yang berbeda dalam rangkaian switching yang berbeda dapat membantu para insinyur untuk menghindari banyak masalah, berikut adalah beberapa rekomendasi dari Guanhua Weiye untuk pemilihan MOSFET.

Pertama, saluran P dan saluran N

Langkah pertama adalah menentukan penggunaan MOSFET saluran-N atau saluran-P. dalam aplikasi daya, ketika MOSFET dibumikan, dan beban dihubungkan ke tegangan utama, makaMOSFETmerupakan saklar samping bertegangan rendah. Pada peralihan sisi tegangan rendah, umumnya digunakan MOSFET saluran-N, yang menjadi pertimbangan tegangan yang diperlukan untuk mematikan atau menghidupkan perangkat. Ketika MOSFET dihubungkan ke bus dan ground beban, saklar samping tegangan tinggi digunakan. MOSFET saluran-P biasanya digunakan, karena pertimbangan penggerak tegangan. Untuk memilih komponen yang tepat untuk aplikasi, penting untuk menentukan voltase yang diperlukan untuk menggerakkan perangkat dan seberapa mudah penerapannya dalam desain. Langkah selanjutnya adalah menentukan rating tegangan yang diperlukan, atau tegangan maksimum yang dapat disalurkan oleh komponen. Semakin tinggi peringkat tegangan, semakin tinggi biaya perangkat tersebut. Dalam prakteknya, rating tegangan harus lebih besar dari tegangan trunk atau bus. Ini akan memberikan perlindungan yang cukup sehingga MOSFET tidak akan gagal. Untuk pemilihan MOSFET, penting untuk menentukan tegangan maksimum yang dapat ditahan dari saluran ke sumber, yaitu VDS maksimum, sehingga penting untuk mengetahui bahwa tegangan maksimum yang dapat ditahan MOSFET bervariasi menurut suhu. Perancang perlu menguji rentang tegangan pada seluruh rentang suhu pengoperasian. Tegangan pengenal harus memiliki margin yang cukup untuk mencakup kisaran ini guna memastikan bahwa rangkaian tidak gagal. Selain itu, faktor keamanan lainnya perlu dipertimbangkan transien tegangan induksi.

Kedua, tentukan rating saat ini

Peringkat MOSFET saat ini tergantung pada struktur rangkaian. Peringkat arus adalah arus maksimum yang dapat ditahan oleh beban dalam segala keadaan. Mirip dengan kasus tegangan, perancang perlu memastikan bahwa MOSFET yang dipilih mampu membawa arus pengenal ini, bahkan ketika sistem menghasilkan arus lonjakan. Dua skenario yang perlu dipertimbangkan adalah mode berkelanjutan dan lonjakan pulsa. MOSFET berada dalam kondisi stabil dalam mode konduksi kontinu, ketika arus mengalir terus menerus melalui perangkat. Lonjakan pulsa mengacu pada sejumlah besar lonjakan (atau lonjakan arus) yang mengalir melalui perangkat, dalam hal ini, setelah arus maksimum ditentukan, tinggal memilih perangkat yang dapat menahan arus maksimum ini secara langsung.

Setelah memilih arus pengenal, kerugian konduksi juga dihitung. Dalam kasus tertentu,MOSFETbukanlah komponen yang ideal karena adanya rugi-rugi listrik yang terjadi selama proses konduktif, yang disebut rugi-rugi konduksi. Ketika "on", MOSFET bertindak sebagai resistor variabel, yang ditentukan oleh RDS(ON) perangkat dan berubah secara signifikan seiring suhu. Hilangnya daya perangkat dapat dihitung dari Iload2 x RDS(ON), dan karena resistansi aktif bervariasi menurut suhu, maka kehilangan daya bervariasi secara proporsional. Semakin tinggi tegangan VGS yang diterapkan pada MOSFET, semakin rendah RDS(ON); sebaliknya semakin tinggi RDS(ON). Bagi perancang sistem, di sinilah pengorbanan tergantung pada tegangan sistem. Untuk desain portabel, tegangan yang lebih rendah lebih mudah (dan lebih umum), sedangkan untuk desain industri, tegangan yang lebih tinggi dapat digunakan. Perhatikan bahwa resistansi RDS(ON) sedikit meningkat seiring dengan arus.

Teknologi memiliki dampak yang luar biasa terhadap karakteristik komponen, dan beberapa teknologi cenderung menghasilkan peningkatan RDS(ON) ketika VDS maksimum ditingkatkan. Untuk teknologi seperti ini, peningkatan ukuran wafer diperlukan jika VDS dan RDS(ON) ingin diturunkan, sehingga meningkatkan ukuran paket yang menyertainya dan biaya pengembangan yang terkait. Ada sejumlah teknologi di industri yang berupaya mengendalikan peningkatan ukuran wafer, yang paling penting adalah teknologi parit dan keseimbangan muatan. Dalam teknologi parit, parit dalam tertanam di wafer, biasanya disediakan untuk tegangan rendah, untuk mengurangi RDS(ON) pada resistansi.

AKU AKU AKU. Tentukan persyaratan pembuangan panas

Langkah selanjutnya adalah menghitung kebutuhan termal sistem. Ada dua skenario berbeda yang perlu dipertimbangkan, kasus terburuk dan kasus nyata. TPV merekomendasikan penghitungan hasil untuk skenario terburuk, karena penghitungan ini memberikan margin keamanan yang lebih besar dan memastikan bahwa sistem tidak akan gagal.

IV. Peralihan Kinerja

Terakhir, kinerja peralihan MOSFET. Ada banyak parameter yang mempengaruhi kinerja switching, yang penting adalah gerbang/saluran, gerbang/sumber dan kapasitansi saluran/sumber. Kapasitansi ini membentuk kerugian peralihan pada komponen karena kebutuhan untuk mengisi dayanya setiap kali peralihan. Akibatnya, kecepatan peralihan MOSFET menurun dan efisiensi perangkat menurun. Untuk menghitung kerugian total pada perangkat selama peralihan, perancang perlu menghitung kerugian selama penyalaan (Eon) dan kerugian selama penghentian (Eoff). Hal ini dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: Psw = (Eon + Eoff) x frekuensi switching. Dan gate charge (Qgd) memiliki dampak terbesar terhadap kinerja switching.