כיצד פועלים חבילות MOSFET משופרות

כאשר מתכננים ספק כוח מיתוג או מעגל הנעה של מנוע באמצעות MOSFETs מכוסים, רוב האנשים מתחשבים בהתנגדות ההפעלה של ה-MOS, את המתח המרבי וכו', את הזרם המרבי וכו', ויש רבים שמתחשבים רק בגורמים אלו. מעגלים כאלה עשויים לעבוד, אבל הם אינם מצוינים ואינם מותרים כעיצובי מוצר רשמיים.

להלן סיכום קטן של היסודות של MOSFET וMOSFETמעגלי דרייבר, שאני מפנה למספר מקורות, לא כולם מקוריים. כולל הכנסת MOSFETs, מאפיינים, מעגלי כונן ויישום. אריזה סוגי MOSFET וצומת MOSFET הוא FET (JFET אחר), ניתן לייצר לסוג משופר או דלדול, ערוץ P או ערוץ N בסך הכל ארבעה סוגים, אך היישום בפועל של MOSFET משופר N-ערוץ בלבד ו-P משופר -channel MOSFET, כך שמכונה בדרך כלל NMOS, או PMOS מתייחס לשני הסוגים הללו.

לגבי למה לא להשתמש ב-MOSFET מסוג דלדול, לא מומלץ לרדת לעומקו. עבור שני סוגים אלה של MOSFETs לשיפור, נעשה שימוש נפוץ יותר ב-NMOS בגלל ההתנגדות הנמוכה שלו וקלות הייצור. אז החלפת יישומי ספק כוח והנעת מנוע, בדרך כלל השתמש ב-NMOS. את ההקדמה הבאה, אבל גם יותרNMOS-מְבוּסָס.

למכשירי MOSFET יש קיבול טפילי בין שלושת הפינים, שאינו נחוץ, אלא בשל מגבלות תהליך הייצור. קיומו של קיבול טפילי בתכנון או הבחירה של מעגל הכונן כדי להיות בעיה כלשהי, אבל אין דרך להימנע, ולאחר מכן מתואר בפירוט. כפי שניתן לראות בסכימת MOSFET, יש דיודה טפילית בין הניקוז למקור.

זה נקרא דיודת הגוף והיא חשובה בהנעת עומסים אינדוקטיביים כגון מנועים. אגב, דיודת הגוף קיימת רק ביחידמכשירי MOSFETובדרך כלל אינו קיים בתוך שבב המעגל המשולב. MOSFET ON CharacteristicsOn פירושו לפעול כמתג, דבר המקביל לסגירת מתג.

מאפייני NMOS, Vgs גדול מערך מסוים יובילו, מתאים לשימוש במקרה שבו המקור מוארק (כונן נמוך), כל עוד מתח השער של 4V או 10V. מאפייני PMOS, Vgs פחות מערך מסוים יוביל, מתאים לשימוש במקרה שבו המקור מחובר ל-VCC (כונן מתקדם). עם זאת, למרות שניתן להשתמש ב-PMOS בקלות כמנהל התקן ברמה גבוהה, משתמשים ב-NMOS בדרך כלל במנהלי התקנים מתקדמים בשל ההתנגדות הגדולה, המחיר הגבוה וסוגי ההחלפה המועטים.

אריזה אובדן צינור מיתוג MOSFET, בין אם זה NMOS או PMOS, לאחר הולכה קיימת התנגדות הפעלה, כך שהזרם יצרוך אנרגיה בהתנגדות זו, חלק זה של האנרגיה הנצרכת נקרא אובדן הולכה. בחירת MOSFET עם התנגדות הפעלה קטנה תפחית את אובדן ההולכה. כיום, התנגדות ההפעלה של MOSFET עם הספק קטן היא בדרך כלל בסביבות עשרות מיליאוהם, וקיימים גם כמה מיליאוהם. אסור להשלים MOS ברגע כשהוא מוליך ומתנתק. למתח משני צידי ה-MOS יש תהליך של ירידה, ולזרם הזורם דרכו יש תהליך של עלייה.במהלך זמן זה, אובדן ה-MOSFET הוא מכפלה של המתח והזרם, הנקרא אובדן המיתוג. בדרך כלל אובדן המיתוג גדול בהרבה מאובדן ההולכה, וככל שתדר המיתוג מהיר יותר, כך האובדן גדול יותר. התוצר של מתח וזרם ברגע ההולכה הוא גדול מאוד, וכתוצאה מכך הפסדים גדולים.

קיצור זמן המיתוג מפחית את ההפסד בכל הולכה; הפחתת תדירות המיתוג מפחיתה את מספר המתגים ליחידת זמן. שתי הגישות הללו יכולות להפחית את הפסדי המיתוג. תוצר המתח והזרם ברגע ההולכה הוא גדול, וההפסד הנובע מכך גדול אף הוא. קיצור זמן המיתוג יכול להפחית את ההפסד בכל הולכה; הפחתת תדירות המיתוג יכולה להפחית את מספר המתגים ליחידת זמן. שתי הגישות הללו יכולות להפחית את הפסדי המיתוג. נהיגה בהשוואה לטרנזיסטורים דו-קוטביים, מקובל לחשוב שלא נדרש זרם כדי להפעיל MOSFET ארוז, כל עוד מתח ה-GS הוא מעל ערך מסוים. זה קל לעשות, עם זאת, אנחנו גם צריכים מהירות. ניתן לראות את המבנה של ה-MOSFET המובלע בנוכחות קיבול טפילי בין GS, GD, וההנעה של ה-MOSFET היא למעשה הטעינה והפריקה של הקיבול. טעינת הקבל מצריכה זרם, כי טעינת הקבל מיידית יכולה להיראות כקצר, כך שהזרם המיידי יהיה גדול יותר. הדבר הראשון שיש לשים לב אליו בעת בחירת/עיצוב דרייבר MOSFET הוא גודל זרם הקצר המיידי שניתן לספק.

הדבר השני שיש לציין הוא שבדרך כלל בשימוש בכונן NMOS מתקדם, מתח השער בזמן צריך להיות גדול ממתח המקור. כונן מתקדם MOSFET מתח מקור הולכה ומתח ניקוז (VCC) זהים, כך שמתח השער מ-VCC 4 V או 10 V. אם באותה מערכת, כדי לקבל מתח גדול יותר מה-VCC, עלינו להתמחות ב מעגלים מגבירים. לנהגי מנועים רבים יש משאבות טעינה משולבות, חשוב לציין כי יש לבחור את הקיבול החיצוני המתאים, על מנת לקבל מספיק זרם קצר כדי להניע את ה-MOSFET. 4V או 10V משמשים בדרך כלל במתח במצב של ה-MOSFET, כמובן, העיצוב צריך להיות בעל מרווח מסוים. ככל שהמתח גבוה יותר, כך מהירות ההפעלה מהירה יותר וההתנגדות במצב ההפעלה נמוכה יותר. כיום, ישנם MOSFETs עם מתח on-state קטן יותר המשמשים בתחומים שונים, אך במערכות אלקטרוניות לרכב 12V, בדרך כלל 4V on-state מספיק. מעגל ההנעה של MOSFET ואובדן שלו.