MOSFET ప్యాకేజీ స్విచింగ్ ట్యూబ్ ఎంపిక మరియు సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రాలు

యొక్క ఎంపిక చేయడం మొదటి దశMOSFETలు, ఇది రెండు ప్రధాన రకాలుగా వస్తుంది: N-ఛానల్ మరియు P-ఛానల్. పవర్ సిస్టమ్స్‌లో, MOSFETలను ఎలక్ట్రికల్ స్విచ్‌లుగా భావించవచ్చు. N-ఛానల్ MOSFET యొక్క గేట్ మరియు మూలం మధ్య సానుకూల వోల్టేజ్ జోడించబడినప్పుడు, దాని స్విచ్ నిర్వహిస్తుంది. ప్రసరణ సమయంలో, కాలువ నుండి మూలానికి స్విచ్ ద్వారా కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది. ఆన్-రెసిస్టెన్స్ RDS(ON) అని పిలువబడే కాలువ మరియు మూలం మధ్య అంతర్గత ప్రతిఘటన ఉంది. MOSFET యొక్క గేట్ అధిక ఇంపెడెన్స్ టెర్మినల్ అని స్పష్టంగా ఉండాలి, కాబట్టి గేట్‌కు వోల్టేజ్ ఎల్లప్పుడూ జోడించబడుతుంది. ఇది తరువాత సమర్పించబడిన సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రంలో గేట్ అనుసంధానించబడిన భూమికి నిరోధకత. గేట్ వేలాడుతూ ఉంటే, పరికరం డిజైన్ చేసినట్లుగా పని చేయదు మరియు అనాలోచిత క్షణాల్లో ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేయవచ్చు, ఫలితంగా సిస్టమ్‌లో శక్తి కోల్పోయే అవకాశం ఉంది. మూలం మరియు గేట్ మధ్య వోల్టేజ్ సున్నా అయినప్పుడు, స్విచ్ ఆఫ్ అవుతుంది మరియు పరికరం ద్వారా కరెంట్ ప్రవహించడం ఆగిపోతుంది. ఈ సమయంలో పరికరం ఆఫ్ చేయబడినప్పటికీ, ఇప్పటికీ ఒక చిన్న కరెంట్ ఉంది, దీనిని లీకేజ్ కరెంట్ లేదా IDSS అని పిలుస్తారు.

 

 

దశ 1: N-ఛానల్ లేదా P-ఛానల్ ఎంచుకోండి

డిజైన్ కోసం సరైన పరికరాన్ని ఎంచుకోవడంలో మొదటి దశ N-ఛానల్ లేదా P-ఛానల్ MOSFETని ఉపయోగించాలా వద్దా అని నిర్ణయించడం. ఒక సాధారణ పవర్ అప్లికేషన్‌లో, MOSFET గ్రౌన్దేడ్ అయినప్పుడు మరియు లోడ్ ట్రంక్ వోల్టేజ్‌కి కనెక్ట్ చేయబడినప్పుడు, ఆ MOSFET తక్కువ వోల్టేజ్ సైడ్ స్విచ్‌గా ఉంటుంది. తక్కువ వోల్టేజ్ సైడ్ స్విచ్‌లో, ఒక N-ఛానల్MOSFETపరికరాన్ని ఆఫ్ చేయడానికి లేదా ఆన్ చేయడానికి అవసరమైన వోల్టేజ్ యొక్క పరిశీలన కారణంగా ఉపయోగించాలి. MOSFET బస్సుకు కనెక్ట్ చేయబడినప్పుడు మరియు లోడ్ గ్రౌన్దేడ్ అయినప్పుడు, అధిక వోల్టేజ్ వైపు స్విచ్ ఉపయోగించాలి. P-ఛానల్ MOSFET సాధారణంగా ఈ టోపోలాజీలో వోల్టేజ్ డ్రైవ్ పరిశీలనల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

దశ 2: ప్రస్తుత రేటింగ్‌ను నిర్ణయించండి

రెండవ దశ MOSFET యొక్క ప్రస్తుత రేటింగ్‌ను ఎంచుకోవడం. సర్క్యూట్ నిర్మాణంపై ఆధారపడి, ఈ ప్రస్తుత రేటింగ్ అన్ని పరిస్థితులలోనూ లోడ్ తట్టుకోగల గరిష్ట కరెంట్ అయి ఉండాలి. వోల్టేజ్ విషయంలో మాదిరిగానే, సిస్టమ్ స్పైక్ కరెంట్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తున్నప్పుడు కూడా ఎంచుకున్న MOSFET ఈ ప్రస్తుత రేటింగ్‌ను తట్టుకోగలదని డిజైనర్ నిర్ధారించుకోవాలి. పరిగణించబడే రెండు ప్రస్తుత కేసులు నిరంతర మోడ్ మరియు పల్స్ స్పైక్‌లు. ఈ పరామితి FDN304P ట్యూబ్ డేటాషీట్‌పై సూచనగా ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు పరామితులు చిత్రంలో చూపబడ్డాయి:

 

 

 

నిరంతర ప్రసరణ మోడ్‌లో, MOSFET స్థిరమైన స్థితిలో ఉంటుంది, పరికరం ద్వారా కరెంట్ నిరంతరం ప్రవహిస్తున్నప్పుడు. పరికరం ద్వారా పెద్ద మొత్తంలో ఉప్పెన (లేదా స్పైక్ కరెంట్) ప్రవహిస్తున్నప్పుడు పల్స్ వచ్చే చిక్కులు. ఈ పరిస్థితుల్లో గరిష్ట కరెంట్ నిర్ణయించబడిన తర్వాత, ఈ గరిష్ట కరెంట్‌ను తట్టుకోగల పరికరాన్ని నేరుగా ఎంచుకోవడం మాత్రమే.

రేటెడ్ కరెంట్‌ని ఎంచుకున్న తర్వాత, మీరు ప్రసరణ నష్టాన్ని కూడా లెక్కించాలి. ఆచరణలో, దిMOSFETఆదర్శవంతమైన పరికరం కాదు, ఎందుకంటే వాహక ప్రక్రియలో విద్యుత్ నష్టం ఉంటుంది, దీనిని ప్రసరణ నష్టం అంటారు. MOSFET "ఆన్"లో వేరియబుల్ రెసిస్టెన్స్ వంటిది, పరికరం యొక్క RDS (ON) ద్వారా మరియు ఉష్ణోగ్రత మరియు ముఖ్యమైన మార్పులతో నిర్ణయించబడుతుంది. పరికరం యొక్క పవర్ డిస్సిపేషన్‌ను Iload2 x RDS(ON) నుండి లెక్కించవచ్చు మరియు ఆన్-రెసిస్టెన్స్ ఉష్ణోగ్రతతో మారుతూ ఉంటుంది కాబట్టి, శక్తి వెదజల్లడం అనుపాతంగా మారుతుంది. MOSFETకి అధిక వోల్టేజ్ VGS వర్తించబడుతుంది, RDS(ON) చిన్నదిగా ఉంటుంది; దీనికి విరుద్ధంగా RDS(ON) ఎక్కువగా ఉంటుంది. సిస్టమ్ డిజైనర్ కోసం, సిస్టమ్ వోల్టేజ్‌పై ఆధారపడి ట్రేడ్‌ఆఫ్‌లు అమలులోకి వస్తాయి. పోర్టబుల్ డిజైన్‌ల కోసం, తక్కువ వోల్టేజ్‌లను ఉపయోగించడం సులభం (మరియు సర్వసాధారణం), పారిశ్రామిక డిజైన్‌ల కోసం, అధిక వోల్టేజ్‌లను ఉపయోగించవచ్చు. RDS(ON) నిరోధకత కరెంట్‌తో కొద్దిగా పెరుగుతుందని గమనించండి. RDS(ON) రెసిస్టర్ యొక్క వివిధ ఎలక్ట్రికల్ పారామితులలో వ్యత్యాసాలు తయారీదారుచే అందించబడిన సాంకేతిక డేటా షీట్‌లో కనుగొనవచ్చు.

 

 

 

దశ 3: థర్మల్ అవసరాలను నిర్ణయించండి

MOSFETని ఎంచుకోవడంలో తదుపరి దశ సిస్టమ్ యొక్క ఉష్ణ అవసరాలను లెక్కించడం. డిజైనర్ రెండు విభిన్న దృశ్యాలను పరిగణించాలి, చెత్త కేసు మరియు నిజమైన సందర్భం. చెత్త దృష్టాంతంలో గణన సిఫార్సు చేయబడింది, ఎందుకంటే ఈ ఫలితం భద్రత యొక్క ఎక్కువ మార్జిన్‌ను అందిస్తుంది మరియు సిస్టమ్ విఫలం కాకుండా ఉండేలా చేస్తుంది. MOSFET డేటా షీట్‌లో తెలుసుకోవలసిన కొన్ని కొలతలు కూడా ఉన్నాయి; ప్యాక్ చేయబడిన పరికరం మరియు పర్యావరణం యొక్క సెమీకండక్టర్ జంక్షన్ మరియు గరిష్ట జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత మధ్య ఉష్ణ నిరోధకత వంటివి.

 

పరికరం యొక్క జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత గరిష్ట పరిసర ఉష్ణోగ్రతతో పాటు థర్మల్ రెసిస్టెన్స్ మరియు పవర్ డిస్సిపేషన్ (జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత = గరిష్ట పరిసర ఉష్ణోగ్రత + [థర్మల్ రెసిస్టెన్స్ × పవర్ డిస్సిపేషన్]) యొక్క ఉత్పత్తికి సమానంగా ఉంటుంది. ఈ సమీకరణం నుండి సిస్టమ్ యొక్క గరిష్ట శక్తి వెదజల్లడం పరిష్కరించబడుతుంది, ఇది నిర్వచనం ప్రకారం I2 x RDS(ON)కి సమానం. పరికరం గుండా వెళ్ళే గరిష్ట కరెంట్‌ను సిబ్బంది నిర్ణయించినందున, వివిధ ఉష్ణోగ్రతల కోసం RDS(ON)ని లెక్కించవచ్చు. సాధారణ థర్మల్ మోడల్‌లతో వ్యవహరించేటప్పుడు, డిజైనర్ సెమీకండక్టర్ జంక్షన్/డివైస్ కేస్ మరియు కేస్/ఎన్విరాన్‌మెంట్ యొక్క హీట్ కెపాసిటీని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలని గమనించడం ముఖ్యం; అంటే, ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ మరియు ప్యాకేజీ వెంటనే వేడెక్కకుండా ఉండటం అవసరం.

సాధారణంగా, PMOSFET, ఒక పరాన్నజీవి డయోడ్ ఉంటుంది, డయోడ్ యొక్క విధి సోర్స్-డ్రెయిన్ రివర్స్ కనెక్షన్‌ను నిరోధించడం, PMOS కోసం, NMOS కంటే ప్రయోజనం ఏమిటంటే దాని టర్న్-ఆన్ వోల్టేజ్ 0 కావచ్చు మరియు మధ్య వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం DS వోల్టేజ్ ఎక్కువ కాదు, అయితే NMOS షరతుపై VGS థ్రెషోల్డ్ కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి, ఇది నియంత్రణ వోల్టేజ్ తప్పనిసరిగా అవసరమైన వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు అనవసరమైన ఇబ్బంది ఉంటుంది. PMOS క్రింది రెండు అనువర్తనాల కోసం నియంత్రణ స్విచ్‌గా ఎంపిక చేయబడింది:

 

పరికరం యొక్క జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత గరిష్ట పరిసర ఉష్ణోగ్రతతో పాటు థర్మల్ రెసిస్టెన్స్ మరియు పవర్ డిస్సిపేషన్ (జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత = గరిష్ట పరిసర ఉష్ణోగ్రత + [థర్మల్ రెసిస్టెన్స్ × పవర్ డిస్సిపేషన్]) యొక్క ఉత్పత్తికి సమానంగా ఉంటుంది. ఈ సమీకరణం నుండి సిస్టమ్ యొక్క గరిష్ట శక్తి వెదజల్లడం పరిష్కరించబడుతుంది, ఇది నిర్వచనం ప్రకారం I2 x RDS(ON)కి సమానం. పరికరం గుండా వెళ్ళే గరిష్ట కరెంట్‌ను డిజైనర్ నిర్ణయించినందున, వివిధ ఉష్ణోగ్రతల కోసం RDS(ON)ని లెక్కించవచ్చు. సాధారణ థర్మల్ మోడల్‌లతో వ్యవహరించేటప్పుడు, డిజైనర్ సెమీకండక్టర్ జంక్షన్/డివైస్ కేస్ మరియు కేస్/ఎన్విరాన్‌మెంట్ యొక్క హీట్ కెపాసిటీని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలని గమనించడం ముఖ్యం; అంటే, ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ మరియు ప్యాకేజీ వెంటనే వేడెక్కకుండా ఉండటం అవసరం.

సాధారణంగా, PMOSFET, ఒక పరాన్నజీవి డయోడ్ ఉంటుంది, డయోడ్ యొక్క విధి సోర్స్-డ్రెయిన్ రివర్స్ కనెక్షన్‌ను నిరోధించడం, PMOS కోసం, NMOS కంటే ప్రయోజనం ఏమిటంటే దాని టర్న్-ఆన్ వోల్టేజ్ 0 కావచ్చు మరియు మధ్య వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం DS వోల్టేజ్ ఎక్కువ కాదు, అయితే NMOS షరతుపై VGS థ్రెషోల్డ్ కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి, ఇది నియంత్రణ వోల్టేజ్ తప్పనిసరిగా అవసరమైన వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు అనవసరమైన ఇబ్బంది ఉంటుంది. PMOS క్రింది రెండు అనువర్తనాల కోసం నియంత్రణ స్విచ్‌గా ఎంపిక చేయబడింది:

ఈ సర్క్యూట్‌ను చూస్తే, నియంత్రణ సిగ్నల్ PGC V4.2 P_GPRSకి శక్తిని సరఫరా చేస్తుందో లేదో నియంత్రిస్తుంది. ఈ సర్క్యూట్, సోర్స్ మరియు డ్రెయిన్ టెర్మినల్స్ రివర్స్‌కు కనెక్ట్ చేయబడవు, R110 మరియు R113 అనే అర్థంలో R110 కంట్రోల్ గేట్ కరెంట్ చాలా పెద్దది కాదు, R113 సాధారణ గేట్‌ను నియంత్రిస్తుంది, PMOS ప్రకారం R113 పుల్-అప్ హైకి , కానీ MCU అంతర్గత పిన్స్ మరియు పుల్-అప్, అంటే, అవుట్‌పుట్ ఓపెన్-డ్రెయిన్ అయినప్పుడు ఓపెన్-డ్రెయిన్ అవుట్‌పుట్, మరియు PMOSని డ్రైవ్ చేయలేనప్పుడు, కంట్రోల్ సిగ్నల్‌పై పుల్-అప్‌గా కూడా చూడవచ్చు. ఆఫ్, ఈ సమయంలో, పుల్-అప్ ఇచ్చిన బాహ్య వోల్టేజ్ అవసరం, కాబట్టి రెసిస్టర్ R113 రెండు పాత్రలను పోషిస్తుంది. పుల్-అప్ ఇవ్వడానికి దీనికి బాహ్య వోల్టేజ్ అవసరం, కాబట్టి రెసిస్టర్ R113 రెండు పాత్రలను పోషిస్తుంది. r110 చిన్నది కావచ్చు, 100 ఓంలు కూడా కావచ్చు.