Wenn der MOSFET mit dem Bus und der Lastmasse verbunden ist, wird ein hochspannungsseitiger Schalter verwendet. Oft P-KanalMOSFETswerden in dieser Topologie ebenfalls aus Gründen der Spannungssteuerung verwendet. Bestimmen der Stromstärke Der zweite Schritt besteht darin, die Stromstärke des MOSFET auszuwählen. Je nach Schaltungsaufbau sollte dieser Nennstrom der maximale Strom sein, dem die Last unter allen Umständen standhalten kann.
Ähnlich wie bei der Spannung muss der Entwickler sicherstellen, dass die gewählte Spannung gewährleistet istMOSFETkann diesem Nennstrom standhalten, selbst wenn das System Spitzenströme erzeugt. Die beiden aktuell betrachteten Fälle sind Dauerbetrieb und Impulsspitzen. Auf diesen Parameter wird im FDN304P-DATENBLATT verwiesen, in dem sich der MOSFET im Dauerleitungsmodus im stabilen Zustand befindet, wenn kontinuierlich Strom durch das Gerät fließt.
Von Impulsspitzen spricht man, wenn ein großer Stromstoß (oder eine Stromspitze) durch das Gerät fließt. Nachdem der maximale Strom unter diesen Bedingungen ermittelt wurde, muss nur noch direkt ein Gerät ausgewählt werden, das diesem maximalen Strom standhält.
Nach der Auswahl des Nennstroms muss auch der Leitungsverlust berechnet werden. In der Praxis sind MOSFETs keine idealen Geräte, da es während des Leitungsprozesses zu einem Leistungsverlust kommt, der als Leitungsverlust bezeichnet wird.
Der MOSFET fungiert als variabler Widerstand, wenn er „ein“ ist, wie durch den RDS(ON) des Geräts bestimmt, und variiert erheblich mit der Temperatur. Die Verlustleistung des Geräts kann aus Iload2 x RDS(ON) berechnet werden, und da der Einschaltwiderstand mit der Temperatur variiert, variiert die Verlustleistung proportional. Je höher die an den MOSFET angelegte Spannung VGS ist, desto kleiner ist RDS(ON); umgekehrt ist der RDS(ON) umso höher. Für den Systemdesigner kommen hier die Kompromisse je nach Systemspannung ins Spiel. Bei tragbaren Designs ist es einfacher (und häufiger), niedrigere Spannungen zu verwenden, während bei Industriedesigns höhere Spannungen verwendet werden können.
Beachten Sie, dass der RDS(ON)-Widerstand mit dem Strom leicht ansteigt. Variationen zu den verschiedenen elektrischen Parametern des RDS(ON)-Widerstands finden Sie im technischen Datenblatt des Herstellers.
Bestimmen der thermischen Anforderungen Der nächste Schritt bei der Auswahl eines MOSFET besteht darin, die thermischen Anforderungen des Systems zu berechnen. Der Designer muss zwei verschiedene Szenarien berücksichtigen, den Worst-Case und den True-Case. Es wird empfohlen, die Berechnung für den Worst-Case-Szenario zu verwenden, da dieses Ergebnis einen größeren Sicherheitsspielraum bietet und sicherstellt, dass das System nicht ausfällt.
Es gibt auch einige Maße, die Sie beachten solltenMOSFETDatenblatt; B. der Wärmewiderstand zwischen dem Halbleiterübergang des verpackten Geräts und der Umgebung sowie die maximale Übergangstemperatur. Die Sperrschichttemperatur des Geräts entspricht der maximalen Umgebungstemperatur plus dem Produkt aus Wärmewiderstand und Verlustleistung (Sperrschichttemperatur = maximale Umgebungstemperatur + [Wärmewiderstand x Verlustleistung]). Aus dieser Gleichung lässt sich die maximale Verlustleistung des Systems ermitteln, die per Definition gleich I2 x RDS(ON) ist.
Da der Entwickler den maximalen Strom bestimmt hat, der durch das Gerät fließt, kann RDS(ON) für verschiedene Temperaturen berechnet werden. Es ist wichtig zu beachten, dass der Designer beim Umgang mit einfachen thermischen Modellen auch die Wärmekapazität des Halbleiterübergangs/Gerätegehäuses und des Gehäuses/der Umgebung berücksichtigen muss; Das heißt, es ist erforderlich, dass sich die Leiterplatte und das Gehäuse nicht sofort erwärmen.
Normalerweise ist bei einem PMOSFET eine parasitäre Diode vorhanden. Die Funktion der Diode besteht darin, die Source-Drain-Verpolung zu verhindern. Bei PMOS besteht der Vorteil gegenüber NMOS darin, dass seine Einschaltspannung 0 sein kann und die Spannungsdifferenz zwischen den Die DS-Spannung ist nicht groß, während die NMOS-Einschaltbedingung erfordert, dass VGS größer als der Schwellenwert ist, was dazu führt, dass die Steuerspannung zwangsläufig größer als die erforderliche Spannung ist und es zu unnötigen Problemen kommt. Wenn PMOS als Steuerschalter ausgewählt wird, gibt es die folgenden zwei Anwendungen: Bei der ersten Anwendung führt der PMOS die Spannungsauswahl durch. Wenn V8V vorhanden ist, wird die gesamte Spannung von V8V bereitgestellt, der PMOS wird ausgeschaltet und VBAT versorgt den VSIN nicht mit Spannung, und wenn V8V niedrig ist, wird der VSIN mit 8V versorgt. Beachten Sie die Erdung von R120, einem Widerstand, der die Gate-Spannung stetig herunterzieht, um das ordnungsgemäße Einschalten des PMOS sicherzustellen, eine Zustandsgefahr, die mit der zuvor beschriebenen hohen Gate-Impedanz verbunden ist.
Die Funktion von D9 und D10 besteht darin, Spannungsrückstau zu verhindern, D9 kann weggelassen werden. Es ist zu beachten, dass der DS des Stromkreises tatsächlich umgekehrt ist, so dass die Funktion der Schaltröhre nicht durch die Leitung der angeschlossenen Diode erreicht werden kann, was in praktischen Anwendungen zu beachten ist. In dieser Schaltung steuert das Steuersignal PGC, ob V4.2 P_GPRS mit Strom versorgt. In dieser Schaltung sind die Source- und Drain-Anschlüsse nicht miteinander verbunden. R110 und R113 existieren in dem Sinne, dass der Steuergatestrom von R110 nicht zu groß ist Dies kann als Pull-up des Steuersignals angesehen werden. Wenn die MCU-internen Pins und Pull-up verwendet werden, wird der Ausgang des Open-Drain-Ausgangs das PMOS nicht ausschalten benötigen eine externe Spannung, um den Pull-Up zu ermöglichen, daher spielt der Widerstand R113 zwei Rollen. r110 kann kleiner sein, bis 100 Ohm.
MOSFETs in kleinen Gehäusen spielen eine einzigartige Rolle.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. April 2024
