Wenn in letzter Zeit viele Kunden zu Olukey kommen, um sich über MOSFETs zu beraten, werden sie die Frage stellen: Wie wählt man einen geeigneten MOSFET aus? Was diese Frage betrifft, wird Olukey sie für alle beantworten.
Zunächst müssen wir das Prinzip des MOSFET verstehen. Die Details des MOSFET werden im vorherigen Artikel „Was ist ein MOS-Feldeffekttransistor“ ausführlich vorgestellt. Wenn Sie noch unklar sind, können Sie sich zunächst darüber informieren. Einfach ausgedrückt gehört MOSFET zu den spannungsgesteuerten Halbleiterkomponenten und bietet die Vorteile eines hohen Eingangswiderstands, eines geringen Rauschens, eines geringen Stromverbrauchs, eines großen Dynamikbereichs, einer einfachen Integration, keinem sekundären Durchschlag und eines großen sicheren Betriebsbereichs.
Wie sollen wir also das Richtige wählen?MOSFET?
1. Bestimmen Sie, ob Sie einen N-Kanal- oder einen P-Kanal-MOSFET verwenden möchten
Zunächst sollten wir entscheiden, ob wir einen N-Kanal- oder einen P-Kanal-MOSFET verwenden möchten, wie unten gezeigt:
Wie aus der obigen Abbildung ersichtlich ist, gibt es offensichtliche Unterschiede zwischen N-Kanal- und P-Kanal-MOSFETs. Wenn beispielsweise ein MOSFET geerdet ist und die Last an die Zweigspannung angeschlossen ist, bildet der MOSFET einen hochspannungsseitigen Schalter. Zu diesem Zeitpunkt sollte ein N-Kanal-MOSFET verwendet werden. Wenn umgekehrt der MOSFET an den Bus angeschlossen ist und die Last geerdet ist, wird ein Low-Side-Schalter verwendet. P-Kanal-MOSFETs werden im Allgemeinen in einer bestimmten Topologie verwendet, was auch auf Überlegungen zur Spannungssteuerung zurückzuführen ist.
2. Zusätzliche Spannung und zusätzlicher Strom des MOSFET
(1). Bestimmen Sie die zusätzliche Spannung, die der MOSFET benötigt
Zweitens ermitteln wir weiter die zusätzliche Spannung, die für den Spannungsantrieb erforderlich ist, bzw. die maximale Spannung, die das Gerät aufnehmen kann. Je größer die Zusatzspannung des MOSFET ist. Das heißt, je höher die auszuwählenden MOSFETVDS-Anforderungen sind, desto wichtiger ist es, unterschiedliche Messungen und Auswahlen basierend auf der maximalen Spannung vorzunehmen, die der MOSFET verkraften kann. Natürlich haben tragbare Geräte im Allgemeinen 20 V, die FPGA-Stromversorgung 20 bis 30 V und 85 bis 220 VAC 450 bis 600 V. Der von WINSOK hergestellte MOSFET verfügt über eine hohe Spannungsfestigkeit und ein breites Anwendungsspektrum und wird von der Mehrheit der Benutzer bevorzugt. Bei Bedarf wenden Sie sich bitte an den Online-Kundendienst.
(2) Bestimmen Sie den vom MOSFET benötigten zusätzlichen Strom
Wenn auch die Nennspannungsbedingungen ausgewählt werden, muss der vom MOSFET benötigte Nennstrom ermittelt werden. Der sogenannte Nennstrom ist eigentlich der maximale Strom, dem die MOS-Last unter allen Umständen standhalten kann. Stellen Sie ähnlich wie bei der Spannungssituation sicher, dass der von Ihnen gewählte MOSFET eine bestimmte Menge an zusätzlichem Strom verarbeiten kann, selbst wenn das System Stromspitzen erzeugt. Zwei derzeit zu berücksichtigende Bedingungen sind kontinuierliche Muster und Impulsspitzen. Im kontinuierlichen Leitungsmodus befindet sich der MOSFET in einem stabilen Zustand, wenn weiterhin Strom durch das Gerät fließt. Unter Impulsspitze versteht man einen kleinen Stromstoß (oder Spitzenstrom), der durch das Gerät fließt. Sobald der maximale Strom in der Umgebung ermittelt ist, müssen Sie nur noch direkt ein Gerät auswählen, das einem bestimmten maximalen Strom standhalten kann.
Nach der Auswahl des Zusatzstroms muss auch der Leitungsverbrauch berücksichtigt werden. In der Praxis handelt es sich bei einem MOSFET nicht um ein tatsächliches Gerät, da während des Wärmeleitungsprozesses kinetische Energie verbraucht wird, was als Leitungsverlust bezeichnet wird. Wenn der MOSFET eingeschaltet ist, verhält er sich wie ein variabler Widerstand, der durch den RDS(ON) des Geräts bestimmt wird und sich mit der Messung erheblich ändert. Der Stromverbrauch der Maschine kann durch Iload2×RDS(ON) berechnet werden. Da sich der Rücklaufwiderstand mit der Messung ändert, ändert sich auch die Leistungsaufnahme entsprechend. Je höher die an den MOSFET angelegte Spannung VGS ist, desto kleiner ist RDS(ON); umgekehrt, desto höher ist der RDS(ON). Beachten Sie, dass der RDS(ON)-Widerstand mit der Stromstärke leicht abnimmt. Die Änderungen der einzelnen Gruppen elektrischer Parameter für den RDS (ON)-Widerstand finden Sie in der Produktauswahltabelle des Herstellers.
3. Bestimmen Sie den Kühlbedarf des Systems
Die nächste zu beurteilende Bedingung sind die vom System geforderten Wärmeableitungsanforderungen. In diesem Fall müssen zwei identische Situationen betrachtet werden, nämlich der schlimmste Fall und die reale Situation.
Bezüglich der MOSFET-Wärmeableitung:Olukeypriorisiert die Lösung des Worst-Case-Szenarios, da ein bestimmter Effekt eine größere Versicherungsmarge erfordert, um sicherzustellen, dass das System nicht ausfällt. Es gibt einige Messdaten, die im MOSFET-Datenblatt beachtet werden müssen; Die Sperrschichttemperatur des Geräts entspricht der Messung des maximalen Zustands plus dem Produkt aus Wärmewiderstand und Verlustleistung (Sperrschichttemperatur = Messung des maximalen Zustands + [Wärmewiderstand × Verlustleistung]). Die maximale Verlustleistung des Systems kann nach einer bestimmten Formel gelöst werden, die per Definition mit I2×RDS (ON) identisch ist. Wir haben bereits den maximalen Strom berechnet, der durch das Gerät fließt, und können RDS (ON) für verschiedene Messungen berechnen. Darüber hinaus muss auf die Wärmeableitung der Platine und ihres MOSFET geachtet werden.
Beim Lawinendurchbruch überschreitet die Sperrspannung an einem halbsupraleitenden Bauteil den Maximalwert und bildet ein starkes Magnetfeld, das den Strom im Bauteil erhöht. Die Erhöhung der Chipgröße verbessert die Fähigkeit, Windkollaps zu verhindern, und verbessert letztendlich die Stabilität der Maschine. Daher kann die Wahl eines größeren Pakets Lawinen wirksam verhindern.
4. Bestimmen Sie die Schaltleistung des MOSFET
Die letzte Beurteilungsbedingung ist die Schaltleistung des MOSFET. Es gibt viele Faktoren, die die Schaltleistung des MOSFET beeinflussen. Die wichtigsten sind die drei Parameter Elektroden-Drain, Elektroden-Quelle und Drain-Quelle. Der Kondensator wird bei jedem Schalten aufgeladen, wodurch Schaltverluste im Kondensator entstehen. Daher verringert sich die Schaltgeschwindigkeit des MOSFET, was sich auf die Effizienz des Geräts auswirkt. Daher ist es bei der Auswahl eines MOSFET auch erforderlich, den Gesamtverlust des Geräts während des Schaltvorgangs zu beurteilen und zu berechnen. Es ist notwendig, den Verlust während des Einschaltvorgangs (Eon) und den Verlust während des Ausschaltvorgangs zu berechnen. (Eoff). Die Gesamtleistung des MOSFET-Schalters kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: Psw = (Eon + Eoff) × Schaltfrequenz. Die Gate-Ladung (Qgd) hat den größten Einfluss auf die Schaltleistung.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Auswahl des geeigneten MOSFET die entsprechende Beurteilung anhand von vier Aspekten getroffen werden sollte: der zusätzlichen Spannung und des zusätzlichen Stroms des N-Kanal-MOSFET oder P-Kanal-MOSFET, den Wärmeableitungsanforderungen des Gerätesystems und der Schaltleistung von MOSFET.
Das ist alles für heute, wie Sie den richtigen MOSFET auswählen. Ich hoffe, es kann Ihnen helfen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. Dezember 2023
