MOSFET पॅकेज स्विचिंग ट्यूब निवड आणि सर्किट आकृती

पहिली पायरी म्हणजे निवड करणेMOSFETs, जे दोन मुख्य प्रकारांमध्ये येतात: एन-चॅनेल आणि पी-चॅनेल. पॉवर सिस्टममध्ये, MOSFET चा इलेक्ट्रिकल स्विच म्हणून विचार केला जाऊ शकतो. जेव्हा एन-चॅनेल MOSFET च्या गेट आणि स्त्रोतामध्ये सकारात्मक व्होल्टेज जोडला जातो, तेव्हा त्याचे स्विच चालते. वहन दरम्यान, प्रवाह नाल्यापासून स्त्रोताकडे स्विचमधून वाहू शकतो. ड्रेन आणि स्त्रोत यांच्यामध्ये अंतर्गत प्रतिकार असतो ज्याला ऑन-रेझिस्टन्स RDS(ON) म्हणतात. हे स्पष्ट असले पाहिजे की MOSFET चे गेट एक उच्च प्रतिबाधा टर्मिनल आहे, म्हणून गेटमध्ये नेहमी व्होल्टेज जोडला जातो. नंतर सादर केलेल्या सर्किट आकृतीमध्ये गेट जोडलेले हे जमिनीवरचे प्रतिकार आहे. गेट लटकत राहिल्यास, डिव्हाइस डिझाइन केल्याप्रमाणे कार्य करणार नाही आणि अयोग्य क्षणी ते चालू किंवा बंद होऊ शकते, परिणामी सिस्टममधील संभाव्य वीज हानी होऊ शकते. जेव्हा स्त्रोत आणि गेटमधील व्होल्टेज शून्य असते, तेव्हा स्विच बंद होतो आणि डिव्हाइसमधून विद्युत प्रवाह थांबतो. या बिंदूवर डिव्हाइस बंद केले असले तरी, अजूनही एक लहान करंट आहे, ज्याला लीकेज करंट किंवा IDSS म्हणतात.

 

 

पायरी 1: N-चॅनेल किंवा P-चॅनेल निवडा

डिझाईनसाठी योग्य उपकरण निवडण्याची पहिली पायरी म्हणजे N-चॅनेल किंवा P-चॅनेल MOSFET वापरायचे हे ठरवणे. ठराविक पॉवर ॲप्लिकेशनमध्ये, जेव्हा MOSFET ग्राउंड केले जाते आणि लोड ट्रंक व्होल्टेजशी जोडलेले असते, तेव्हा MOSFET कमी व्होल्टेज साइड स्विच बनवते. कमी व्होल्टेज साइड स्विचमध्ये, एन-चॅनेलMOSFETडिव्हाइस बंद करण्यासाठी किंवा चालू करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या व्होल्टेजचा विचार करून वापरला जावा. जेव्हा MOSFET बसला जोडलेले असते आणि लोड ग्राउंड केले जाते तेव्हा हाय व्होल्टेज साइड स्विच वापरायचा असतो. या टोपोलॉजीमध्ये P-चॅनेल MOSFET चा वापर सामान्यतः व्होल्टेज ड्राइव्हच्या विचारांसाठी केला जातो.

पायरी 2: वर्तमान रेटिंग निश्चित करा

दुसरी पायरी म्हणजे MOSFET चे वर्तमान रेटिंग निवडणे. सर्किटच्या संरचनेवर अवलंबून, हे वर्तमान रेटिंग जास्तीत जास्त वर्तमान असावे जे सर्व परिस्थितीत लोड सहन करू शकते. व्होल्टेजच्या बाबतीत, डिझायनरने हे सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे की निवडलेले MOSFET या वर्तमान रेटिंगचा सामना करू शकेल, जरी सिस्टम स्पाइक प्रवाह निर्माण करत असेल. विचारात घेतलेली दोन वर्तमान प्रकरणे सतत मोड आणि पल्स स्पाइक आहेत. हे पॅरामीटर संदर्भ म्हणून FDN304P ट्यूब डेटाशीटवर आधारित आहे आणि पॅरामीटर्स आकृतीमध्ये दर्शविले आहेत:

 

 

 

सतत वहन मोडमध्ये, MOSFET स्थिर स्थितीत असते, जेव्हा यंत्राद्वारे विद्युत प्रवाह सतत वाहतो. जेव्हा उपकरणातून मोठ्या प्रमाणात लाट (किंवा स्पाइक करंट) वाहते तेव्हा पल्स स्पाइक असतात. या परिस्थितीत जास्तीत जास्त विद्युतप्रवाह निश्चित केल्यावर, या कमाल विद्युत् प्रवाहाचा सामना करू शकतील असे उपकरण थेट निवडण्याची बाब आहे.

रेटेड वर्तमान निवडल्यानंतर, आपण वहन तोटा देखील मोजणे आवश्यक आहे. सराव मध्ये, दMOSFETहे आदर्श साधन नाही, कारण प्रवाहकीय प्रक्रियेत वीज हानी होते, ज्याला वहन तोटा म्हणतात. यंत्राच्या RDS (ON) द्वारे निर्धारित व्हेरिएबल प्रतिरोधाप्रमाणे "चालू" मध्ये MOSFET आणि तापमान आणि लक्षणीय बदलांसह. Iload2 x RDS(ON) वरून यंत्राच्या पॉवर डिसिपेशनची गणना केली जाऊ शकते आणि ऑन-रेझिस्टन्स तापमानानुसार बदलत असल्याने, पॉवर डिसिपेशन प्रमाणानुसार बदलते. MOSFET वर VGS जितका जास्त व्होल्टेज लागू होईल तितका RDS(ON) लहान असेल; याउलट RDS(चालू) जास्त असेल. सिस्टम डिझायनरसाठी, सिस्टम व्होल्टेजवर अवलंबून ट्रेडऑफ्स येथे येतात. पोर्टेबल डिझाईन्ससाठी, कमी व्होल्टेज वापरणे सोपे (आणि अधिक सामान्य) आहे, तर औद्योगिक डिझाइनसाठी, उच्च व्होल्टेज वापरले जाऊ शकतात. लक्षात घ्या की आरडीएस(चालू) प्रतिकार विद्युत् प्रवाहाने किंचित वाढतो. RDS(ON) रेझिस्टरच्या विविध इलेक्ट्रिकल पॅरामीटर्समधील तफावत उत्पादकाने पुरवलेल्या तांत्रिक डेटा शीटमध्ये आढळू शकते.

 

 

 

पायरी 3: थर्मल आवश्यकता निश्चित करा

MOSFET निवडण्याची पुढील पायरी म्हणजे सिस्टमच्या थर्मल आवश्यकतांची गणना करणे. डिझायनरने दोन भिन्न परिस्थितींचा विचार केला पाहिजे, सर्वात वाईट केस आणि सत्य केस. सर्वात वाईट परिस्थितीसाठी गणना करण्याची शिफारस केली जाते कारण हा परिणाम सुरक्षिततेचा एक मोठा फरक प्रदान करतो आणि सिस्टम अयशस्वी होणार नाही याची खात्री करतो. MOSFET डेटा शीटवर काही मोजमापांची माहिती असणे आवश्यक आहे; जसे की पॅकेज केलेल्या उपकरणाच्या सेमीकंडक्टर जंक्शनमधील थर्मल रेझिस्टन्स आणि पर्यावरण आणि जास्तीत जास्त जंक्शन तापमान.

 

उपकरणाचे जंक्शन तापमान जास्तीत जास्त सभोवतालचे तापमान तसेच थर्मल रेझिस्टन्स आणि पॉवर डिसिपेशनच्या उत्पादनाच्या बरोबरीचे असते (जंक्शन तापमान = कमाल सभोवतालचे तापमान + [थर्मल रेझिस्टन्स × पॉवर डिसिपेशन]). या समीकरणातून प्रणालीचे जास्तीत जास्त पॉवर अपव्यय सोडवता येऊ शकते, जे परिभाषानुसार I2 x RDS(ON) च्या बरोबरीचे आहे. कर्मचाऱ्यांनी डिव्हाइसमधून जाणारा कमाल विद्युत् प्रवाह निर्धारित केल्यामुळे, वेगवेगळ्या तापमानांसाठी RDS(चालू) मोजले जाऊ शकते. हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की साध्या थर्मल मॉडेल्सशी व्यवहार करताना, डिझायनरने सेमीकंडक्टर जंक्शन/डिव्हाइस केस आणि केस/वातावरणाची उष्णता क्षमता देखील विचारात घेणे आवश्यक आहे; म्हणजे, हे आवश्यक आहे की मुद्रित सर्किट बोर्ड आणि पॅकेज लगेच गरम होत नाही.

सामान्यतः, एक PMOSFET, तेथे एक परजीवी डायोड असतो, डायोडचे कार्य स्त्रोत-ड्रेन रिव्हर्स कनेक्शनला प्रतिबंध करणे आहे, PMOS साठी, NMOS वर फायदा असा आहे की त्याचे टर्न-ऑन व्होल्टेज 0 असू शकते आणि व्होल्टेजमधील फरक डीएस व्होल्टेज जास्त नाही, तर एनएमओएस अटीवर VGS थ्रेशोल्डपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे नियंत्रण व्होल्टेज अपरिहार्यपणे आवश्यक व्होल्टेजपेक्षा जास्त असेल आणि अनावश्यक त्रास होईल. खालील दोन अनुप्रयोगांसाठी नियंत्रण स्विच म्हणून PMOS निवडले आहे:

 

उपकरणाचे जंक्शन तापमान जास्तीत जास्त सभोवतालचे तापमान तसेच थर्मल रेझिस्टन्स आणि पॉवर डिसिपेशनच्या उत्पादनाच्या बरोबरीचे असते (जंक्शन तापमान = कमाल सभोवतालचे तापमान + [थर्मल रेझिस्टन्स × पॉवर डिसिपेशन]). या समीकरणातून प्रणालीचे जास्तीत जास्त पॉवर अपव्यय सोडवता येऊ शकते, जे परिभाषानुसार I2 x RDS(ON) च्या बरोबरीचे आहे. डिझायनरने डिव्हाइसमधून जाणारा कमाल विद्युत् प्रवाह निर्धारित केल्यामुळे, वेगवेगळ्या तापमानांसाठी RDS(ON) ची गणना केली जाऊ शकते. हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की साध्या थर्मल मॉडेल्सशी व्यवहार करताना, डिझायनरने सेमीकंडक्टर जंक्शन/डिव्हाइस केस आणि केस/वातावरणाची उष्णता क्षमता देखील विचारात घेणे आवश्यक आहे; म्हणजे, हे आवश्यक आहे की मुद्रित सर्किट बोर्ड आणि पॅकेज लगेच गरम होत नाही.

सामान्यतः, एक PMOSFET, तेथे एक परजीवी डायोड असतो, डायोडचे कार्य स्त्रोत-ड्रेन रिव्हर्स कनेक्शनला प्रतिबंध करणे आहे, PMOS साठी, NMOS वर फायदा असा आहे की त्याचे टर्न-ऑन व्होल्टेज 0 असू शकते आणि व्होल्टेजमधील फरक डीएस व्होल्टेज जास्त नाही, तर एनएमओएस अटीवर VGS थ्रेशोल्डपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे नियंत्रण व्होल्टेज अपरिहार्यपणे आवश्यक व्होल्टेजपेक्षा जास्त असेल आणि अनावश्यक त्रास होईल. खालील दोन अनुप्रयोगांसाठी नियंत्रण स्विच म्हणून PMOS निवडले आहे:

या सर्किटकडे पाहता, नियंत्रण सिग्नल PGC V4.2 P_GPRS ला वीज पुरवते की नाही हे नियंत्रित करते. हे सर्किट, स्त्रोत आणि ड्रेन टर्मिनल्स रिव्हर्सशी जोडलेले नाहीत, R110 आणि R113 या अर्थाने अस्तित्वात आहेत की R110 कंट्रोल गेट करंट फार मोठा नाही, R113 सामान्य गेट नियंत्रित करते, R113 पुल-अप वर, PMOS प्रमाणे , परंतु नियंत्रण सिग्नलवर पुल-अप म्हणून देखील पाहिले जाऊ शकते, जेव्हा MCU अंतर्गत पिन आणि पुल-अप, म्हणजे, ओपन-ड्रेनचे आउटपुट जेव्हा ओपन-ड्रेन असते तेव्हा आणि PMOS चालवू शकत नाही. बंद, यावेळी, पुल-अप दिलेला बाह्य व्होल्टेज आवश्यक आहे, म्हणून रेझिस्टर R113 दोन भूमिका बजावते. पुल-अप देण्यासाठी त्याला बाह्य व्होल्टेजची आवश्यकता असेल, म्हणून रेझिस्टर R113 दोन भूमिका बजावते. r110 लहान असू शकतो, 100 ohms पर्यंत देखील असू शकतो.