Puntos de selección MOSFET

la elección deMOSFETes muy importante, una mala elección puede afectar el uso de energía de todo el circuito, dominar los matices de diferentes componentes MOSFET y parámetros en diferentes circuitos de conmutación puede ayudar a los ingenieros a evitar muchos problemas, las siguientes son algunas de las recomendaciones de Guanhua Weiye para la selección de MOSFET.

Primero, canal P y canal N

El primer paso es determinar el uso de MOSFET de canal N o canal P. En aplicaciones de energía, cuando un MOSFET está a tierra y la carga está conectada al voltaje troncal, elMOSFETconstituye un interruptor lateral de baja tensión. En la conmutación del lado de bajo voltaje, generalmente se usan MOSFET de canal N, lo cual es una consideración para el voltaje requerido para apagar o encender el dispositivo. Cuando el MOSFET está conectado al bus y a tierra de carga, se utiliza un interruptor lateral de alto voltaje. Generalmente se utilizan MOSFET de canal P debido a consideraciones de variador de voltaje. Para seleccionar los componentes adecuados para la aplicación, es importante determinar el voltaje requerido para accionar el dispositivo y qué tan fácil es implementarlo en el diseño. El siguiente paso es determinar la tensión nominal requerida o el voltaje máximo que puede transportar el componente. Cuanto mayor sea el voltaje nominal, mayor será el costo del dispositivo. En la práctica, la tensión nominal debe ser mayor que la tensión troncal o de bus. Esto proporcionará suficiente protección para que el MOSFET no falle. Para la selección de MOSFET, es importante determinar el voltaje máximo que se puede soportar desde el drenaje hasta la fuente, es decir, el VDS máximo, por lo que es importante saber que el voltaje máximo que el MOSFET puede soportar varía con la temperatura. Los diseñadores deben probar el rango de voltaje en todo el rango de temperatura de funcionamiento. La tensión nominal debe tener un margen suficiente para cubrir este rango y garantizar que el circuito no falle. Además, es necesario considerar otros factores de seguridad para los transitorios de tensión inducidos.

En segundo lugar, determine la calificación actual.

La clasificación actual del MOSFET depende de la estructura del circuito. La clasificación actual es la corriente máxima que la carga puede soportar en todas las circunstancias. De manera similar al caso del voltaje, el diseñador debe asegurarse de que el MOSFET seleccionado sea capaz de transportar esta corriente nominal, incluso cuando el sistema genere un pico de corriente. Los dos escenarios actuales a considerar son el modo continuo y los picos de pulso. El MOSFET está en estado estable en modo de conducción continua, cuando la corriente pasa continuamente a través del dispositivo. Los picos de pulso se refieren a una gran cantidad de sobretensiones (o picos de corriente) que fluyen a través del dispositivo, en cuyo caso, una vez determinada la corriente máxima, es simplemente cuestión de seleccionar directamente un dispositivo que pueda soportar esta corriente máxima.

Después de seleccionar la corriente nominal, también se calcula la pérdida de conducción. En casos específicos,MOSFETNo son componentes ideales debido a las pérdidas eléctricas que se producen durante el proceso conductor, las llamadas pérdidas por conducción. Cuando está "encendido", el MOSFET actúa como una resistencia variable, que está determinada por el RDS (ON) del dispositivo y cambia significativamente con la temperatura. La pérdida de energía del dispositivo se puede calcular a partir de Iload2 x RDS (ON) y, dado que la resistencia de encendido varía con la temperatura, la pérdida de energía varía proporcionalmente. Cuanto mayor sea el voltaje VGS aplicado al MOSFET, menor será el RDS (ON); por el contrario, cuanto mayor sea el RDS (ON). Para el diseñador del sistema, aquí es donde entran en juego las compensaciones dependiendo del voltaje del sistema. Para diseños portátiles, los voltajes más bajos son más fáciles (y más comunes), mientras que para los diseños industriales, se pueden usar voltajes más altos. Tenga en cuenta que la resistencia RDS(ON) aumenta ligeramente con la corriente.

La tecnología tiene un impacto tremendo en las características de los componentes y algunas tecnologías tienden a generar un aumento en RDS (ON) cuando se aumenta el VDS máximo. Para tales tecnologías, se requiere un aumento en el tamaño de la oblea si se quiere reducir VDS y RDS(ON), aumentando así el tamaño del paquete que lo acompaña y el costo de desarrollo correspondiente. Hay una serie de tecnologías en la industria que intentan controlar el aumento del tamaño de las obleas, las más importantes de las cuales son las tecnologías de trinchera y de equilibrio de carga. En la tecnología de zanja, se incrusta una zanja profunda en la oblea, generalmente reservada para voltajes bajos, para reducir la resistencia RDS (ON).

III. Determinar los requisitos de disipación de calor.

El siguiente paso es calcular los requisitos térmicos del sistema. Es necesario considerar dos escenarios diferentes, el peor de los casos y el caso real. TPV recomienda calcular los resultados para el peor de los casos, ya que este cálculo proporciona un mayor margen de seguridad y garantiza que el sistema no fallará.

IV. Rendimiento de conmutación

Finalmente, el rendimiento de conmutación del MOSFET. Hay muchos parámetros que afectan el rendimiento de la conmutación, los más importantes son la capacitancia de puerta/drenaje, puerta/fuente y drenaje/fuente. Estas capacitancias forman pérdidas de conmutación en el componente debido a la necesidad de cargarlas cada vez que se conmutan. Como resultado, la velocidad de conmutación del MOSFET disminuye y la eficiencia del dispositivo disminuye. Para calcular las pérdidas totales en el dispositivo durante la conmutación, el diseñador necesita calcular las pérdidas durante el encendido (Eon) y las pérdidas durante el apagado (Eoff). Esto se puede expresar mediante la siguiente ecuación: Psw = (Eon + Eoff) x frecuencia de conmutación. Y la carga de puerta (Qgd) tiene el mayor impacto en el rendimiento de la conmutación.