1. Увядзенне

МАП-транзістары ў чатырох розных тыпаў. Яны могуць быць павышэнне або рэжыме знясілення, і яны могуць быць N-каналам або каналам р-тыпу. Мы зацікаўленыя толькі ў N-канальных МОП-транзістараў у рэжыме ўзмацнення, і яны будуць адзінымі, хто казаў пра цяпер. Ёсць таксама МОП-транзістары лагічнага ўзроўня і нармальныя МОП-транзістары. Мы можам выкарыстоўваць любы тып.

Тэрмінал крыніцай звычайна з'яўляецца адмоўным, а дрэнажны станоўчым (імёны ставяцца да вытокам і сцёкам электронаў). На малюнку вышэй паказаны дыёд, падлучаны праз МОП-транзістара. Гэты дыёд называецца "унутраная дыёд", так як ён убудаваны ў структуру крэмнія палявога МОП-транзістара. Гэта вынік таго, як сілавыя МОП-транзістары ствараюцца ў пластах крэмнію, і можа быць вельмі карысным. У большасці палявых МОП архітэктур, ён разлічаны на такі ж ток, як і сам МОП-транзістара.

2. Выбар МОП-транзістара.

Для праверкі параметраў МАП-транзістараў, карысна мець ўзор тэхнічны пашпарт у рукі. націсніце тут адкрыць тэхнічны пашпарт для International Rectifier IRF3205, які мы будзем мець на ўвазе. Па-першае, мы павінны прайсці праз некаторыя асноўныя параметры, якія мы будзем мець справу з.

2.1. Параметры МАП-транзістараў

Аб супраціве, R_{DS (на).}
Гэты супраціў паміж высновамі вытока і сцёку, калі МОП-транзістар адмыкаецца цалкам на.

Максімальны ток сцёку, I_{d (маx).}
Гэта максімальны ток, які можа вытрымаць МОП-транзістар пераходзе ад сцёку да вытока. Гэта ў значнай ступені вызначаецца пакетам і РДС (на).

Рассейванне магутнасці, Р_d.
Гэта максімальная здольнасць паглынання магутнасці МОП-транзістара, які ў значнай ступені залежыць ад тыпу пакета ён знаходзіцца.

Лінейны паніжальны каэфіцыент.
Гэта колькі максімальны параметр рассейваная магутнасць вышэй павінна быць зменшана на за ºC, так як тэмпература падымаецца вышэй 25ºC.

Энергія лавіны Е_A
Гэта колькі энергіі МОП-транзістар можа вытрымаць ва ўмовах лавінай. Лавіна адбываецца, калі максімальнае напружанне паміж сцёкам і вытокам перавышана, і ток накіроўваецца праз МОП-транзістара. Гэта не наносіць непапраўную шкоду да таго часу, як энергія (магутнасць х час) у лавіне не перавышае максімум.

Пікавае аднаўленне дыёда, dv / dt
Гэта як хутка ўнутраная дыёд можа перайсці з выключаны стану (адваротнае зрушэнне) да уключанага стану (вядзенне). Гэта залежыць ад таго, колькі напружання было праз яго, перш чым ён уключаны. Такім чынам, час, выдаткаванае, т = (адваротнае напружанне / пік аднаўлення дыёда).

Dнапружанне прабоя дажджу да крыніцы, V_ДСС.
Гэта максімальнае напружанне, якое можа быць змешчаны ад сцёку да вытоку, калі МОП-транзістар выключаны.

Цеплавое супраціў, θ_jc.
Для атрымання дадатковай інфармацыі аб тэрмастойкасці, глядзіце раздзел пра радыятарах.

Напружанне парогавай засланкі, V_{GS (ая)}
Гэта мінімальнае напружанне, якое патрабуецца паміж засаўкай і вытокам тэрміналаў, каб уключыць МОП-транзістар на. Для гэтага спатрэбіцца больш, чым гэта, каб ператварыць яго ў поўнай меры на.

Праходнасць уперад, г._fs
Па меры павелічэння напружання затвор-выток, калі МОП-транзістар толькі пачынае ўключаецца, ён мае досыць лінейную залежнасць паміж Vgs і току сцёку. Гэты параметр проста (Id / Vgs) у гэтым лінейным участку.

Уваходная ёмістасць, З_ISS
Гэта засяроджанымі ёмістасць паміж высновамі засаўкі і тэрміналамі сцёку і вытока. Ёмістасць для каналізацыі з'яўляецца найбольш важным.

Існуе больш падрабязнае азнаямленне з МАП-транзістараў у (PDF) дакумента International Rectifier Acrobat Асновы харчавання на МОП-транзістарах. Гэта тлумачыць, дзе некаторыя параметры прыходзяць з з пункту гледжання канструкцыі палявога МОП-транзістара.

2.2. Робячы свой выбар

Электраэнергіі і цяпла

Сіла, МАП-транзістар будзе змагацца з адным з галоўных вырашальных фактараў. Магутнасць, рассейваная ў МОП-транзістара з'яўляецца напружанне на ім раз ток, які праходзіць праз яго. Нягледзячы на тое, што пераключэнне вялікая колькасць энергіі, то гэта павінна быць досыць малы, таму што альбо напружанне на ім вельмі мала (перамыкач замкнуць - палявы транзістар уключаны), або ток, які праходзіць праз яго вельмі малая (растуляць - МОП-транзістар у выключаным стане). Напружанне на МОП-транзістара, калі ён будзе на супраціў МОП-транзістара, РДС (у) раз ток, які праходзіць пільны ён. Гэты супраціў, RDSon, для добрых МАП-транзістараў магутнасці будзе менш 0.02 Ом. Тады магутнасць, рассейваная ў МОП-транзістара з'яўляецца:

Пры току 40 амперах, RDSon ад 0.02 Ом, гэтая магутнасць 32 Вт. Без радыятарам, МАП-транзістар будзе выгараюць рассейваць гэтую вялікую ўладу. Выбар радыятара з'яўляецца суб'ектам сам па сабе, таму ёсьць галава, прысвечаная гэтаму: цеплаадводы.

На супраціў не з'яўляецца адзінай прычынай рассейванай магутнасці ў МОП-транзістара. Іншая крыніца ўзнікае, калі МОП-транзістар пераключэння паміж станамі. На працягу кароткага перыяду часу, МАП-транзістар складае палову ад і палова прэч. Выкарыстоўваючы той жа прыклад лічбы, як паказана вышэй, ток можа быць на палову значэнне, 20 амперах, а напружанне можа быць на палову значэнне, 6 вольта ў той жа час. Цяпер рассейваная магутнасць складае 20 × 6 = 120 Вт. Тым не менш, МАП-транзістар рассейваць гэта толькі на працягу кароткага перыяду часу, што МАП-транзістар перамыкаецца паміж станамі. Сярэдняя магутнасць страт, выкліканыя гэтым, такім чынам, нашмат менш, і залежыць ад адноснага часу, што МАП-транзістар пераходзіць і ня пераключэнне. Рассейваць задаецца раўнаннем:

2.3. прыклад:

Праблема Ўзмацняльнік MOSFET ўключаецца ў 20kHz, і прымае 1 мікрасекунд для пераключэння паміж станамі (на выключаны і прэч на). Напружанне харчавання 12v і ток 40 Ампер. Вылічыць сярэднюю страту магутнасці пераключэння, мяркуючы, што напружанне і ток у два разы ніжэй значэнняў на працягу перыяду пераключэння.

Рашэнне: У 20kHz, ёсць з'яўленне МОП-транзістар пераключэння кожныя 25 мікрасекунд (перамыкач на кожныя 50 мікрасекунд і выключэнне кожныя 50 мікрасекунд). Такім чынам, стаўленне пераключэння часу агульны час 1 / 25 = 0.04. Рассейванай магутнасці пры пераключэнні з'яўляецца (12v / 2) х (40A / 2) = 120 Вт. Таму сярэднія страты пераключэння 120W х 0.04 = 4.8 Вт.

Любое рассейванне магутнасці вышэй прыкладна 1 Ват патрабуе, каб МОП-транзістар усталяваны на радыятары. Сілавыя МОП-транзістары бываюць розных пакетаў, але як правіла, маюць металічны выступ, які змяшчаецца на радыятары, і выкарыстоўваецца для адводу цяпла ад палявога МАП-паўправадніка.

Камутаваную магутнасць пакета без дадатковай цеплаадвод вельмі малы. На некаторых MOSFETs ўкладка метал ўнутрана злучаная з адным з тэрміналаў Mosfets - звычайна сцёкам. Гэта з'яўляецца недахопам, паколькі гэта азначае, што вы не можаце змясціць больш за адзін МОП-транзістар з радыятарам без электрычнай ізаляцыі пакета MOSFET ад металічнага радыятара. Гэта можа быць зроблена з тонкімі лістамі лушчака, змешчаных паміж пакаваннем і радыятарам. Некаторыя палявыя МОП-транзістары маюць пакет ізаляваны ад тэрміналаў, што лепш. У канцы дня ваша рашэнне можа быць заснавана на цане, аднак!

2.3.1. спажываны ток

МАП-транзістары, як правіла, рэкламуюць іх максімальны ток сцёку. Рэклама анатацыю і спіс магчымасцяў на пярэдняй частцы тэхнічнага апісання можа працытаваць бесперапынны ток сцёку, Id, з 70 амперах, а імпульсны ток сцёку 350 амперах. Вы павінны быць вельмі асцярожныя з гэтымі лічбамі. Яны не з'яўляюцца агульныя сярэднія значэння, але максімум МОП-транзістар будзе несці ў найлепшых магчымых умовах. Для пачатку, яны, як правіла, пазначаны для выкарыстання пры тэмпературы пакета 25 ºC. Вельмі малаверагодна, калі вы перадаеце 70 Ампер, што справа ўсё роўна будзе на 25ºC! У тэхнічным апісанні павінен быць прадстаўлены графік, як гэтая лічба derates з павелічэннем тэмпературы.

Імпульсны ток сцёку заўсёды цытаваў пры пераключэнні умоў з часам пераключэння ў вельмі невялікай пісьмовым выглядзе ў ніжняй частцы старонкі! Гэта можа быць максімальная шырыня імпульсу пары сотняў мікрасекунд, а працоўны цыкл (працэнт часу ВКЛ ВЫКЛ) толькі 2%, што не вельмі практычна. Для атрымання дадатковай інфармацыі аб бягучых рэйтынгах MOSFETs, зірніце на гэты дакумент International Rectifier.

Калі вы не можаце знайсці ні аднаго MOSFET з досыць высокім максімальным токам сцёку, то вы можаце падключыць больш за адзін паралельна. Глядзіце пазней для атрымання інфармацыі аб тым, як гэта зрабіць.

2.3.2. хуткасць

Вы будзеце выкарыстоўваць MOSFET ў камутаванай рэжыме для кіравання хуткасцю кручэння рухавікоў. Як мы бачылі раней, тым даўжэй, што МАП-транзістар знаходзіцца ў стане, калі яна не з'яўляецца ні ні выключаны, тым больш энергіі ён будзе рассейвацца. Некаторыя палявыя МОП-транзістары працуюць хутчэй, чым іншыя. Большасць сучасных з іх лёгка будзе дастаткова хутка, каб пераключыцца на некалькі дзясяткаў кГц, так як гэта амаль заўсёды, як яны выкарыстоўваюцца. На старонцы 2 ў тэхнічным апісанні, вы павінны ўбачыць параметры Turn-On Delay Time, час нарастання, затрымкі выключэння Час і спаду. Калі яны ўсё сумуюцца, гэта дасць вам прыблізны мінімальны перыяд прастакутных імпульсаў, якія можна было б выкарыстоўваць для пераключэння гэты МАП-транзістар: 229ns. Гэта ўяўляе сабой частату 4.3MHz. Звярніце ўвагу, што было б атрымаць вельмі горача, хоць, таму што ён будзе марнаваць шмат свайго часу ў пераключэнні стану.

3. дызайн прыклад

Каб атрымаць некаторы ўяўленне пра тое, як выкарыстоўваць параметры, а таксама графікі ў тэхнічным апісанні, мы будзем праходзіць праз дызайн, напрыклад:
Праблема: Схема рэгулятара хуткасці поўны мост прызначаны для кіравання рухавіком 12v. Частата камутацыі павінна быць вышэй гукавы мяжа (20kHz). Рухавік мае поўнае супраціў 0.12 омах. Выберыце прыдатныя для МАП-транзістараў маставой схемы, у разумных межах цаны, і прапанаваць якія-небудзь heatsinking, якія могуць спатрэбіцца. Тэмпература навакольнага асяроддзя лічыцца 25ºC.

Рашэнне: Давайце паглядзім на IRF3205 і паглядзець, калі ён падыходзіць. Спачатку ток сцёку патрабаванне. У кіёску, рухавік будзе прымаць 12v / 0.12 Ом = 100 Ампер. Спачатку мы зробім здагадка пры тэмпературы пераходу, на 125ºC Мы павінны знайсці тое, што максімальны ток сцёку ў 125ºC ў першую чаргу. Графік фігуры 9 паказвае нам, што ў 125ºC, максімальны ток сцёку складае каля 65 амперах. Таму 2 IRF3205s паралельна павінны быць здольныя ў гэтых адносінах.

Колькі энергіі будзе дзве паралельныя МОП-транзістары будуць рассейваць? Пачнем з рассейванай магутнасці ў той час як і рухавік заглух, ці толькі пачынаецца. Гэта значыць, у цяперашні час Квадраты раз на супраціў. Што такое RDS (на) у 125ºC? Малюнак 4 паказвае, як яно паніжана ад яго першай старонцы значэння 0.008 Ом, з каэфіцыентам каля 1.6. Таму мы мяркуем, RDS (ON) будзе 0.008 х 1.6 = 0.0128. Таму PD = 50 х 50 х 0.0128 = 32 Вт. Колькі часу будзе матор будзе альбо застопарыўся або пачаць? Гэта немагчыма сказаць, так што мы павінны адгадаць. 20% часу даволі кансерватыўная лічба - гэта, верагодна, будзе нашмат менш. Так як сіла выклікае высокую тэмпературу, а цеплаправоднасць даволі павольны працэс, уплыў диссипации магутнасці, як правіла, атрымаць ўсярэдніваюцца даволі працяглых перыядаў часу, у галіне секунд. Таму мы можам зніжайце энергаспажыванне з цытуемага 20%, каб прыйсці да сярэдняй рассейванай магутнасці 32W х 20% = 6.4W.

Цяпер мы павінны дадаць магутнасці, рассейванай за кошт пераключэння. Гэта будзе адбывацца падчас ўздыму і спаду, якія пазначаны ў табліцы Электрычныя характарыстыкі 100ns і 70ns адпаведна. Калі выказаць здагадку, што драйвер MOSFET можа забяспечыць дастатковы ток для выканання патрабаванняў гэтых фігур (супраціў засаўкі крыніцы прывада, 2.5 Ом = выхад прывада імпульсны ток 12v / 2.5 Ома = 4.8 амперах), то стаўленне часу пераходу на стацыянарным рэжыме часу 170ns * 20kHz = 3.4mW які negligable. Гэтыя отсечные таймінгі трохі сырой, аднак, для атрымання дадатковай інфармацыі аб двухпазіцыйны раз, глядзіце тут.

Цяпер тое, што патрабаванні да камутацыйныя? Карабель драйвер MOSFET мы выкарыстоўваем справіцца з большасцю з іх, але яго праверка варта. Напружанне ўключэння, Vgs (й), з графікаў рыс 3 крыху больш за 5 вольта. Мы ўжо бачылі, што кіроўца павінен быць у стане крыніцы 4.8 Ампер на працягу вельмі кароткага перыяду часу.

Цяпер наконт радыятарам. Вы можаце прачытаць раздзел пра радыятарах да гэтага падзелу. Мы хочам, каб падтрымліваць тэмпературу для паўправадніковай пераходу ніжэй 125ºC, і мы гаварылі аб тым, што тэмпература навакольнага асяроддзя 25ºC. Такім чынам, з МОП-транзістара рассейвалай 6.4W у сярэднім, агульнае цеплавое супраціў павінна быць менш, чым (125 - 25) / 6.4 = 15.6 ºC / Вт. Цеплавое супраціў ад пераходу да выпадку складае для 0.75 ° С / Вт гэтага, тыповы выпадак для значэнняў радыятарам (з выкарыстаннем термопасты) з'яўляюцца 0.2 ºC / Вт, што пакідае 15.6 - 0.75 - 0.2 = 14.7 ° C / Вт для самога радыятара. Ахаладжальнікі гэтага θjc значэння вельмі малыя і танна. Варта адзначыць, што такі ж цеплаадвод можа выкарыстоўвацца для абодвух палявых МАП-транзістараў, размешчаных злева ад або справа ад нагрузкі на мосце H-, бо гэтыя два МОП-транзістары ніколі не як на ў той жа час, і таму ніколі не могуць быць абодва рассейванне магутнасці ў той жа самы час. Выпадкі іх павінны быць электрычнаму ізаляваны, аднак. Глядзіце старонку радыятарамі для атрымання дадатковай інфармацыі аб патрабаванай электрычнай ізаляцыі.

4. драйверы на МОП-транзістарах

Каб уключыць сілавы МОП-транзістар на тэрмінал засаўкі павінен быць усталяваны на напружанне, па меншай меры, 10 вольта больш, чым зыходны тэрмінал (каля 4 вольт для МАП-транзістараў лагічнага ўзроўня). Гэта зручна над параметрам Vgs (й).

Адной з асаблівасцяў сілавых МОП-транзістара з'яўляецца тое, што яны маюць вялікую паразітную ёмістасць паміж засаўкай і іншыя тэрміналы, СНПЧ. Вынікам гэтага з'яўляецца тое, што, калі імпульс да тэрмінала засаўкі паступае, ён павінен спачатку зарадзіць гэтую ёмістасць перад затворного напружання можа дасягаць 10 вольт патрабуецца. Тэрмінал вароты затым эфектыўна сапраўды прымае ток. Таму схема, якая прыводзіць у дзеянне кантактны выснову засаўкі павінен быць здольны падаваць разумны ток такім чынам, паразітная ёмістасць можа зараджацца так хутка, як гэта магчыма. Лепшы спосаб зрабіць гэта, каб выкарыстоўваць спецыяльны чып драйвера MOSFET.

Ёсць шмат чыпаў драйвера MOSFET даступныя з некалькіх кампаній. Некаторыя з іх паказаны са спасылкамі на даведачных дадзеных у табліцы ніжэй. Некаторыя з іх патрабуюць крыніцы МОП-транзістар тэрмінал павінен быць заземлены (для ніжніх 2 МАП-транзістараў ў поўным мосце ці проста простую схему пераключэння). Некаторыя з іх могуць кіраваць МОП-транзістар з крыніцай на больш высокім напружанні. Яны маюць на чыпе падпампоўкі зарада, што азначае, што яны могуць генераваць 22 вольт, неабходныя для ўключэння верхняга МОП-транзістара ў поўным brifge на. TDA340 нават кантралюе паслядоўнасць swicthing для вас. Некаторыя з іх могуць пастаўляць столькі, колькі 6 амперах току на працягу вельмі кароткага імпульсу для зарадкі паразітнай ёмістасці засаўкі.

Для атрымання дадатковай інфармацыі аб MOSFETs і як кіраваць ім, International Rectifier мае шэраг тэхнічных дакументаў па іх дыяпазоне HEXFET тут.

Часта вы ўбачыце нізкае значэнне супраціву паміж драйверам MOSFET і тэрміналам MOSFET варот. Гэта, каб аслабіць ўніз любыя вызывная ваганні, выкліканыя свінцом індуктыўнасці і ёмістасці засаўкі, якая ў адваротным выпадку можа перавышаць максімальна дапушчальнае напружанне на тэрмінале засаўкі. Ён таксама запавольвае хуткасць, з якой МОП-транзістар ўключаецца і выключаецца. Гэта можа быць карысна, калі ўнутраныя дыёды ў МОП-транзістара не ўключаецца досыць хутка. Больш падрабязная інфармацыя аб гэтым можна знайсці ў тэхнічных дакументах International Rectifier.

5. распаралельванне MOSFETs

МАП-транзістары могуць быць размешчаныя паралельна, каб павысіць дапушчальны ток. Проста далучыцца да Gate, вытокам і сцёкам тэрміналы разам. Любую колькасць МАП-транзістараў могуць быць падлучаныя паралельна, але зьвярніце ўвагу, што вароты ёмістасці дадае ўверх, як вы паралельна больш MOSFETs, і ў канчатковым выніку драйвер MOSFET не зможа кіраваць імі. Звярніце ўвагу, што вы не можаце Parellel біпалярных транзістараў, як гэта. Прычыны гэтага абмяркоўваюцца ў тэхнічным дакуменце тут.

Папярэдняя:Што такое МОП-транзістар, што ж гэта выглядае, і як гэта працуе?

далей:FMUSER X01 FM-перадатчык прыносіць радыё ў разбураных вайной раёнах

Пакінь паведамленне

спіс паведамленняў

Каментары Загрузка ...