tuotteet Luokka

Mitä ovat MOSFET- ja MOSFET-ajurit?

Date:2016/7/29 15:42:24 Hits:

1. Esittely

MOSFETs on neljää eri tyyppiä. Ne voivat olla lisälaite tai ehtyminen tilassa, ja ne voivat olla n-kanava tai p-kanava. Olemme kiinnostuneita vain n-kanava lisälaite tilassa MOSFETs, ja nämä ovat ainoat puhui lähtien. Myös logiikka tason MOSFETs ja normaali MOSFET. Voimme käyttää joko tyyppiä.

Lähdepäätteeltä on yleensä negatiivinen, ja nielu on myönteinen (nimet viittaavat lähteen ja nielun elektroneja). Yllä oleva kuvio esittää diodi kytketty yli MOSFET. Tämä diodi on nimeltään "luontainen diodi", koska se on rakennettu pii rakenne MOSFET. Se on seurausta siitä, miten teho MOSFET syntyvät kerrokset piin, ja voi olla erittäin hyödyllistä. Useimmissa MOSFET arkkitehtuurit, se on mitoitettu sama virta kuin MOSFET itse.

2. Valitsemalla MOSFET.

Tutkia parametrien MOSFET, on hyödyllistä on näyte lomakkeessa käteen. Klikkaus tätä avata tekninen varten International Rectifier IRF3205, jota me viitaten. Ensin meidän täytyy käydä läpi joitakin keskeisiä parametreja, jotka me käsittelemme.

2.1. MOSFET parametrit

Vastuksen kohdalla R_{ds (päällä).}
Tämä on vastus välillä lähteen ja nielun päätteiden kun MOSFET on kytketty täysin päälle.

Suurin tyhjennysvirta, I_{d (max).}
Tämä on suurin virta, joka MOSFET voi seistä kulkee valua lähde. Se määrittää pitkälti pakkauksen ja RDS (on).

Tehohäviö, P_d.
Tämä on suurin teho käsittely valmiutta MOSFET, joka riippuu suuresti pakkauksen se on.

Linear virranvähennyskerroin.
Näin paljon maksimi tehohäviö parametrin edellä on vähennettävä kohti ºC, kun lämpötila nousee yli 25ºC.

Lumivyöryenergia E._A
Näin paljon energiaa MOSFET kestää alle lumivyöry olosuhteissa. Avalanche esiintyy, jos suurin drain-to-source jännite on ylitetty, ja nykyinen syöksyy läpi MOSFET. Tämä ei aiheuta pysyvää vahinkoa niin kauan kuin energiaa (teho x aika) lumivyöry ei ylitä.

Huippudiodin palautus, dv / dt
Näin nopea luontainen diodi voi siirtyä kytkettyyn tilaan (käänteinen puolueellinen) on valtion (johtava). Se riippuu siitä, kuinka paljon jännite oli poikki ennen kuin se kytketään päälle. Siksi aika, t = (käänteinen jännite / peak diodi talteenotto).

Dsateesta lähteeseen johtava hajoamisjännite, V_dss.
Tämä on suurin jännite, joka voidaan sijoittaa välillä valua lähde, kun MOSFET on pois päältä.

Lämmönkestävyys, θ_jc.
Lisätietoja lämmönkestävyys, katso luku heatsinks.

Portin kynnysjännite, V._{GS (th)}
Tämä on pienin jännite tarvitaan välillä portilla ja lähde terminaalit kääntää MOSFET päälle. Se tarvitsee enemmän kuin tämä kääntää sen täysin päälle.

Eteenpäin johtavuus, g_fs
Koska gate-source jännite on lisääntynyt, kun MOSFET on juuri alkanut päälle, se on melko suoraviivainen suhde Vgs ja valua nykyinen. Tämä parametri on yksinkertaisesti (Id / Vgs) tässä lineaarinen osassa.

Tulokapasitanssi, C_iss
Tämä on kerääntyvät välinen kapasitanssi hilan päätteen ja lähteen ja nielun terminaalit. Kapasitanssi nieluun on tärkein.

On tarkempi esittely MOSFETs International Rectifier Acrobat (PDF) dokumentti Teho MOSFET Basics. Tämä selittää, missä osa parametreista tulee MOSFETin rakentamisen kannalta.

2.2. Making valinta

Sähkön ja lämmön

Voima, joka MOSFET on kamppailla on yksi tärkeimmistä päätettäessä tekijät. Kuluttama teho MOSFET on jännite se kertaa nykyistä sen läpi. Vaikka se on vaihtaa suuria määriä tehoa, tämän pitäisi olla melko pieni, koska joko jännite on hyvin pieni (kytkin on kiinni - MOSFET on päällä), tai nykyinen läpi se on hyvin pieni (kytkin on auki - MOSFET on pois). Jännite MOSFET, kun se on on vastus MOSFET, RDS (on) kertaa nykyinen menee perusteellisesti sitä. Tämä vastus, RDSon, sillä hyvä teho MOSFET on pienempi kuin 0.02 ohmia. Sitten tehohäviön MOSFET on:

Jotta virta 40 Amps, RDSon of 0.02 ohmia, tämä voima on 32 wattia. Ilman siili, MOSFET olisi burn out vaimentavan näin paljon valtaa. Valitsemalla siili on aihe sinänsä, minkä vuoksi on olemassa lukua se: heatsinks.

Paikan vastus ei ole ainoa syy tehohäviöillä MOSFET. Toinen lähde tapahtuu, kun MOSFET vaihtaessa toteaa. Lyhyen ajan, MOSFET on puoliksi ja puolet pois. Käyttämällä samaa esimerkissä lukuja kuin edellä, virta voi olla puoli arvoon, 20 A, ja jännite voi olla puoli arvoon, 6 volttia samanaikaisesti. Nyt valta haihtui on 20 × 6 = 120 wattia. Kuitenkin MOSFET on ainoa vaimentavan tämä lyhyen aikaa, että MOSFET vaihtaessa toteaa. Keskimääräinen tehonkulutus aiheuttamien on siten paljon vähemmän, ja se riippuu suhteellisesta kertaa, että MOSFET kytkentä ei kytkentä. Keskimääräinen hajoamista saadaan yhtälöstä:

2.3. Esimerkki:

Ongelma MOSFET kytketään klo 20kHz, ja ottaa 1 mikrosekunnin vaihtaa valtioiden (edelleen pois ja pois päällä). Syöttöjännite on 12v ja nykyinen 40 Amps. Lasketaan keskimääräinen Kytkentävirtalähteellä tappio, olettaen jännite ja virta ovat puolet arvot kytkennän aikana aikana.

Ratkaisu: Klo 20kHz on MOSFET kytkentä esiintyminen joka 25 mikrosekuntia (kytkin joka 50 mikrosekuntia, ja kytkin pois joka 50 mikrosekuntia). Näin ollen suhde vaihtaa aika kokonaisaika on 1 / 25 = 0.04. Tehohäviö vaihdettaessa on (12v / 2) x (40A / 2) = 120 wattia. Näin ollen keskimääräinen kytkentä menetys on 120W x 0.04 = 4.8 wattia.

Jokainen tehohäviö yläpuolella noin 1 Watt edellyttää, että MOSFET on asennettu siili. Virta MOSFETs tulevat eri paketteja, mutta on yleensä metallia välilehti, joka on asettuneena siili, ja sitä käytetään lämmön johtamiseksi pois MOSFET puolijohde.

Voima pakkauksen käsittelyä ilman ylimääräistä siili on hyvin pieni. Joissakin MOSFETs, metallikielekkeestä kytketään sisäisesti yhteen MOSFETs terminaalit - yleensä viemäriin. Tämä on haitta, koska se tarkoittaa, että et ei mahdu enempää kuin yksi MOSFET siili ilman sähköä eristävät MOSFET paketin metallista siili. Tämä voidaan tehdä ohuita kiillettä levyt väliin pakkauksen ja siili. Jotkut MOSFETs on paketti eristetty liittimistä, joka on parempi. Lopussa päivän oman päätöksensä todennäköisesti perustuu hinta kuitenkin!

2.3.1. Drain nykyinen

MOSFETs ovat yleensä mainostetaan niiden suurimman valua nykyinen. Mainontaa liepeet ja ominaisuuksien luettelo etupuolella lomakkeessa voi lainata jatkuva viemärin nykyisen, Id, on 70 Amps, ja pulssi nieluvirta 350 ampeeria. Sinun täytyy olla hyvin varovainen näitä lukuja. Ne eivät ole yleisiä keskiarvoja, mutta suurin MOSFET tekee parhaissa mahdollisissa olosuhteissa. Ensiksikin ne tavallisesti lainattu käytettäväksi paketin lämpötilassa 25 ºC. On erittäin epätodennäköistä, kun ohimennen 70 ampeeria, että asia on edelleen klo 25ºC! Vuonna tekninen olisi kaavio siitä, miten tämä luku derates lämpötilan noustessa.

Pulssitetun kollektorivirta on aina lainattu kytkin- olosuhteissa kanssa kytkentäaikoihin hyvin pieniä kirjallisesti alareunassa sivun! Tämä voi olla enintään pulssin leveys muutama sata mikrosekuntia, ja pulssisuhde (prosentteina aika ON OFF) vain 2%, mikä ei ole kovin käytännöllinen. Lisätietoja nykyisestä miehistön MOSFETs, vilkaista tätä International Rectifier asiakirjan.

Jos et löydä yhden MOSFET riittävän korkea maksimi viemärin nykyisen, niin voit liittää useampia rinnakkain. Katso myöhemmin tietoa siitä, miten tehdä tämä.

2.3.2. Nopeus

Sinut käyttäen MOSFET kytkentä-hallita moottorien nopeutta. Kuten edellä on todettu, mitä kauemmin, että MOSFET on tilassa, jossa se ei ole päällä tai pois päältä, sitä enemmän valtaa se haihtuu. Jotkut MOSFETs ovat nopeampia kuin toiset. Useimmat uudempiin helposti tarpeeksi nopeasti vaihtaa useita kymmeniä kHz, koska tämä on melkein aina, miten niitä käytetään. Sivulla 2 on tekninen, sinun pitäisi nähdä parametrit Turn-On Delay Time, Nousuaika, Turn-Off Delay ja laskuaika. Jos nämä lasketaan yhteen, se antaa sinulle likimääräinen pienin kanttia ajan, joita voitaisiin käyttää vaihtaa tämän MOSFET: 229ns. Tämä edustaa taajuus 4.3MHz. Huomaa, että se saisi hyvin kuuma, vaikka sillä se viettää paljon aikaansa kytkentä päälle tilaan.

3. Mallia esimerkki

Saada jonkinlainen käsitys siitä, miten käyttää parametreja, ja kaaviot tekninen, käydään läpi design esimerkki:
OngelmaA kokosilta nopeus säädin piiri on suunniteltu ohjaamaan 12v moottoria. Kytkentätaajuus on oltava yli ääni rajan (20kHz). Moottori on yhteensä vastus 0.12 ohmia. Valitse sopiva MOSFETs sillan piiri, kohtuullisen hintaraja, ja ehdottaa mitään heatsinking jotka voivat olla tarpeen. Ympäristön lämpötila oletetaan olevan 25ºC.

Ratkaisu: Lets on tarkastella IRF3205 ja katso jos se sopii. Ensin viemärin nykyinen vaatimus. Pysähtyneenä, moottori vie 12v / 0.12 ohmia = 100 ampeeria. Me ensin yrittää arvata risteyksessä lämpötilassa, 125ºC Meidän täytyy selvittää, mikä suurin valua nykyinen on 125ºC ensin. Käyrä Kuvion 9 osoittaa meille, että 125ºC suurin valua nykyinen on noin 65 ampeeria. Siksi 2 IRF3205s rinnakkain tulisi kyetä tässä suhteessa.

Kuinka paljon teho kahta rinnakkaista MOSFETs voidaan vaimentavan? Aloitetaan virtahukka taas päälle ja moottori pysähtynyt, tai juuri alkamassa. Se on nykyinen potenssiin kertaa paikan vastus. Mikä on RDS (on) at 125ºC? Kuvassa 4 osoittaa, miten se on alennettu sen etusivun arvo 0.008 ohmia, tekijällä noin 1.6. Siksi oletamme RDS (on) on 0.008 x 1.6 = 0.0128. Siksi PD = 50 x 50 x 0.0128 = 32 wattia. Kuinka paljon aikaa moottorin joko pysähtynyt tai alkaa? Tämä on mahdotonta sanoa, joten meidän täytyy arvata. 20% ajasta on melko konservatiivinen luku - se on todennäköisesti paljon vähemmän. Koska teho aiheuttaa lämpöä, ja lämmön johtuminen on melko hidas prosessi, vaikutus tehohäviö taipumus saada keskiarvona ulos melko pitkiä ajanjaksoja, alueella sekuntia. Siksi voimme alenna tehontarve kanssa lainattu 20%, jotta saavutettaisiin keskimääräinen tehonkulutus 32W x 20% = 6.4W.

Nyt meidän täytyy lisätä kuluttaman tehon takia kytkentä. Tämä tapahtuu aikana nousu- ja laskuajat, jotka lainataan Jännite taulukko 100ns ja 70ns vastaavasti. Olettaen MOSFET kuljettaja voi toimittaa riittävästi nykyisen täyttävät nämä luvut (gate drive lähdevastus 2.5 ohmia = pulssilähtö ajaa virran 12v / 2.5 ohmia = 4.8 Amps), sitten suhde vaihtoaika vakaan tilan aika on 170ns * 20kHz = 3.4mW joka on mitätön. Nämä on-off ajoitukset ovat hieman raakaöljyn kuitenkin lisätietoja on-off kertaa, katso tästä.

Nyt mitkä ovat kytkentä vaatimukset? MOSFET kuljettaja alus käytämme selviytyy useimmat näistä, mutta sen kannattaa tarkistaa. Turn-on jännite, Vgs (th), kuvaajista kuvion 3 on hieman yli 5 volttia. Olemme jo nähneet, että kuljettaja on voitava hankkia 4.8 ampeeria hyvin lyhyessä ajassa.

Nyt entä siili. Haluat ehkä lukea luku heatsinks ennen tässä jaksossa. Haluamme säilyttää lämpötila puolijohdeliitoksen alla 125ºC, ja meille on kerrottu, että ympäristön lämpötila on 25ºC. Siksi jossa MOSFET vaimentavan 6.4W keskimäärin koko terminen resistanssi on oltava alle (125 - 25) / 6.4 = 15.6 ºC / W. Terminen resistanssi liitoslämpötila kompensoi 0.75 ºC / W tämän, tyypillinen tapaus on siili arvoihin (käytetään lämmön yhdiste) ovat 0.2 ºC / W, mikä jättää 15.6 - 0.75 - 0.2 = 14.7 ºC / W siili itse. Siilit Tämän θjc arvosta ovat melko pieniä ja halpoja. Huomaa, että sama siili voidaan käyttää sekä MOSFET vasemmalle tai oikealle kuorman H- sillan, koska nämä kaksi MOSFET eivät ole koskaan molemmat samaan aikaan, ja siten ei koskaan molemmat vaimentavan tehon samaan aikaan. Tapaukset heistä on eristettävä sähköisesti kuitenkin. Katso heatsinks sivulta lisätietoja tarvittavan sähköisen eristyksen.

4. MOSFET ajurit

Kääntää MOSFET päälle, hilaliittimen on asetettava jännite vähintään 10 volttia suurempi kuin lähde terminaalin (noin 4 volttia looginen taso MOSFET). Tämä on selvästi yli Vgs (th) parametri.

Yksi piirre vallan MOSFETs on, että ne ovat suuri hajakapasitanssia välillä portin ja muihin päätelaitteisiin, Ciss. Tämän vaikutus on, että kun pulssi hilaliittimelle saapuu, se on ensin veloittaa kapasitanssi ennen hilajännite voi saavuttaa 10 volttia tarvitaan. Portti pääte sitten tehokkaasti ei vie virtaa. Siksi piiri, joka ajaa portin terminaalin pitäisi pystyä toimittamaan kohtuullisen nykyinen niin hajakapasitanssi voidaan ladata niin nopeasti kuin mahdollista. Paras tapa tehdä tämä on käyttää erillistä MOSFET kuljettaja siru.

On olemassa paljon MOSFET kuljettajan pelimerkkejä saatavilla useita yrityksiä. Jotkut näytetään linkit lomakkeissa alla olevassa taulukossa. Jotkut vaativat MOSFET lähde terminaalin maadoittaa (alemman 2 MOSFET täyden sillan tai pelkkä kytkentäpiirin). Jotkut voivat ajaa MOSFET kanssa korkeammalla jännitteellä. Näissä on-chip maksu pumppu, mikä tarkoittaa, että ne voivat tuottaa 22 volttia kääntäminen vaatii ylemmän MOSFET täyden brifge päälle. TDA340 jopa ohjaa swicthing järjestyksessä sinulle. Jotkut voi toimittaa niin paljon kuin 6 ampeeria virran hyvin lyhyt pulssi periä enintään harhailla portilla kapasitanssi.

Lisätietoja MOSFETs ja miten ajaa heidät, International Rectifier on joukko teknisiä papereita heidän HEXFET valikoima täällä.

Usein näet pieni arvo vastus välillä MOSFET kuljettajan ja MOSFET portilla terminaali. Tämä on vaimensivat kaiken soi värähtelyt aiheutuvat johtavan induktanssin ja portti kapasitanssi, joka voi muuten ylittää suurinta jännite sallittu hilaliittimen. Lisäksi hidastaa nopeutta, jolla MOSFET kytkeytyy päälle ja pois päältä. Tämä voi olla hyödyllistä, jos luontainen diodit MOSFET ei käynnisty riittävän nopeasti. Lisätietoja tästä löytyy International Rectifier teknisiä asiakirjoja.

5. rinnankytkentä MOSFETs

MOSFETs voidaan sijoittaa rinnakkain parantaa nykyistä sietokyky. Yksinkertaisesti liittyä Gate, Source ja Drain terminaalien yhteen. Mikä tahansa määrä MOSFETs voidaan kytkeä rinnan ylös, mutta huomaa, että portin kapasitanssi täsmää kun rinnakkain enemmän MOSFETs, ja lopulta MOSFET kuljettaja ei voi ajaa niitä. Huomaa, että et voi parellel bipolaaritransistoreja näin. Syyt tähän käsitellään teknisen asiakirjan tähän.

Edellinen:Mikä on MOSFET, mitä se näyttää, ja miten se toimii?

Seuraava:FMUSER X01 FM-lähetin tuo radio ja sota-alueilla

Jätä viesti

viestiluettelo

Kommentit Loading ...

tuotteet Luokka

Tags

Fmuser Sites

Mitä ovat MOSFET- ja MOSFET-ajurit?

Jätä viesti

viestiluettelo