MOSFET தொகுப்பு மாறுதல் குழாய் தேர்வு மற்றும் சுற்று வரைபடங்கள்

முதல் படி ஒரு தேர்வு செய்ய வேண்டும்MOSFETகள், இது இரண்டு முக்கிய வகைகளில் வருகிறது: என்-சேனல் மற்றும் பி-சேனல். சக்தி அமைப்புகளில், MOSFET களை மின் சுவிட்சுகளாகக் கருதலாம். ஒரு N-சேனல் MOSFET இன் நுழைவாயிலுக்கும் மூலத்திற்கும் இடையே நேர்மறை மின்னழுத்தம் சேர்க்கப்படும் போது, ​​அதன் சுவிட்ச் நடத்துகிறது. கடத்தலின் போது, ​​மின்னோட்டம் வடிகால் மூலம் மூலத்திற்கு சுவிட்ச் வழியாக பாயலாம். ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆர்டிஎஸ்(ஆன்) எனப்படும் வடிகால் மற்றும் மூலத்திற்கு இடையே உள் எதிர்ப்பு உள்ளது. MOSFET இன் நுழைவாயில் உயர் மின்மறுப்பு முனையமாகும், எனவே மின்னழுத்தம் எப்போதும் வாயிலில் சேர்க்கப்படும். இது பின்னர் வழங்கப்பட்ட சுற்று வரைபடத்தில் கேட் இணைக்கப்பட்டுள்ள தரையின் எதிர்ப்பாகும். கேட் தொங்கும் நிலையில் இருந்தால், சாதனம் வடிவமைக்கப்பட்டபடி இயங்காது மற்றும் பொருத்தமற்ற தருணங்களில் ஆன் அல்லது ஆஃப் ஆகலாம், இதன் விளைவாக கணினியில் ஆற்றல் இழப்பு ஏற்படலாம். மூலத்திற்கும் வாயிலுக்கும் இடையிலான மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்போது, ​​சுவிட்ச் அணைக்கப்பட்டு, சாதனத்தின் வழியாக மின்னோட்டம் நிறுத்தப்படும். இந்த கட்டத்தில் சாதனம் முடக்கப்பட்டிருந்தாலும், இன்னும் சிறிய மின்னோட்டம் உள்ளது, இது கசிவு மின்னோட்டம் அல்லது ஐடிஎஸ்எஸ் என அழைக்கப்படுகிறது.

 

 

படி 1: என்-சேனல் அல்லது பி-சேனலைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்

வடிவமைப்பிற்கான சரியான சாதனத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான முதல் படி, ஒரு N-சேனல் அல்லது P-சேனல் MOSFET ஐப் பயன்படுத்தலாமா என்பதைத் தீர்மானிக்க வேண்டும். ஒரு வழக்கமான மின் பயன்பாட்டில், ஒரு MOSFET தரையிறக்கப்பட்டு, சுமை டிரங்க் மின்னழுத்தத்துடன் இணைக்கப்படும் போது, ​​அந்த MOSFET குறைந்த மின்னழுத்த பக்க சுவிட்சை உருவாக்குகிறது. குறைந்த மின்னழுத்த பக்க சுவிட்சில், ஒரு N-சேனல்MOSFETசாதனத்தை அணைக்க அல்லது இயக்க தேவையான மின்னழுத்தத்தை கருத்தில் கொண்டு பயன்படுத்த வேண்டும். MOSFET பஸ்ஸுடன் இணைக்கப்பட்டு, சுமை தரையிறக்கப்படும்போது, ​​உயர் மின்னழுத்த பக்க சுவிட்சைப் பயன்படுத்த வேண்டும். ஒரு P-சேனல் MOSFET பொதுவாக இந்த இடவியலில் மீண்டும் மின்னழுத்த இயக்கி பரிசீலனைகளுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

படி 2: தற்போதைய மதிப்பீட்டை தீர்மானிக்கவும்

இரண்டாவது படி MOSFET இன் தற்போதைய மதிப்பீட்டைத் தேர்ந்தெடுப்பது. சுற்று கட்டமைப்பைப் பொறுத்து, இந்த தற்போதைய மதிப்பீடு அனைத்து சூழ்நிலைகளிலும் சுமை தாங்கக்கூடிய அதிகபட்ச மின்னோட்டமாக இருக்க வேண்டும். மின்னழுத்தத்தைப் போலவே, கணினி ஸ்பைக் மின்னோட்டங்களை உருவாக்கும் போதும், தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட MOSFET இந்த தற்போதைய மதிப்பீட்டைத் தாங்கும் என்பதை வடிவமைப்பாளர் உறுதி செய்ய வேண்டும். தற்போதைய இரண்டு நிகழ்வுகள் தொடர்ச்சியான பயன்முறை மற்றும் துடிப்பு ஸ்பைக்குகள் ஆகும். இந்த அளவுருவானது FDN304P குழாய் DATASHEET ஐ அடிப்படையாகக் கொண்டது மற்றும் அளவுருக்கள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன:

 

 

 

தொடர்ச்சியான கடத்தல் பயன்முறையில், MOSFET நிலையான நிலையில் உள்ளது, சாதனத்தின் வழியாக மின்னோட்டம் தொடர்ந்து பாயும் போது. பல்ஸ் ஸ்பைக்குகள் என்பது சாதனத்தின் வழியாக அதிக அளவு எழுச்சி (அல்லது ஸ்பைக் மின்னோட்டம்) பாயும் போது. இந்த நிலைமைகளின் கீழ் அதிகபட்ச மின்னோட்டம் தீர்மானிக்கப்பட்டவுடன், இந்த அதிகபட்ச மின்னோட்டத்தைத் தாங்கக்கூடிய ஒரு சாதனத்தை நேரடியாகத் தேர்ந்தெடுப்பது வெறுமனே ஒரு விஷயம்.

மதிப்பிடப்பட்ட மின்னோட்டத்தைத் தேர்ந்தெடுத்த பிறகு, கடத்தல் இழப்பையும் நீங்கள் கணக்கிட வேண்டும். நடைமுறையில், திMOSFETசிறந்த சாதனம் அல்ல, ஏனென்றால் கடத்தும் செயல்பாட்டில் மின் இழப்பு ஏற்படும், இது கடத்தல் இழப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. "ஆன்" இல் உள்ள MOSFET ஆனது, சாதனத்தின் RDS (ON) மற்றும் வெப்பநிலை மற்றும் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்களால் தீர்மானிக்கப்படும் ஒரு மாறி எதிர்ப்பு போன்றது. சாதனத்தின் சக்திச் சிதறலை Iload2 x RDS(ON) இலிருந்து கணக்கிடலாம், மேலும் ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து மாறுபடும் என்பதால், சக்திச் சிதறல் விகிதாச்சாரத்தில் மாறுபடும். MOSFET க்கு அதிக மின்னழுத்த VGS பயன்படுத்தப்படும், RDS(ON) சிறியதாக இருக்கும்; மாறாக RDS(ON) அதிகமாக இருக்கும். கணினி வடிவமைப்பாளருக்கு, கணினி மின்னழுத்தத்தைப் பொறுத்து பரிமாற்றங்கள் செயல்படும் இடம் இதுவாகும். கையடக்க வடிவமைப்புகளுக்கு, குறைந்த மின்னழுத்தங்களைப் பயன்படுத்துவது எளிதானது (மேலும் பொதுவானது), தொழில்துறை வடிவமைப்புகளுக்கு, அதிக மின்னழுத்தங்களைப் பயன்படுத்தலாம். RDS(ON) எதிர்ப்பு மின்னோட்டத்துடன் சிறிது உயரும் என்பதை நினைவில் கொள்ளவும். RDS(ON) மின்தடையத்தின் பல்வேறு மின் அளவுருக்களில் உள்ள மாறுபாடுகள் உற்பத்தியாளரால் வழங்கப்பட்ட தொழில்நுட்ப தரவுத் தாளில் காணப்படுகின்றன.

 

 

 

படி 3: வெப்பத் தேவைகளைத் தீர்மானித்தல்

MOSFET ஐத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான அடுத்த படி, கணினியின் வெப்பத் தேவைகளைக் கணக்கிடுவது. வடிவமைப்பாளர் இரண்டு வெவ்வேறு காட்சிகளைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும், மோசமான வழக்கு மற்றும் உண்மை வழக்கு. மோசமான சூழ்நிலைக்கான கணக்கீடு பரிந்துரைக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் இந்த முடிவு அதிக பாதுகாப்பை வழங்குகிறது மற்றும் கணினி தோல்வியடையாது என்பதை உறுதி செய்கிறது. MOSFET தரவுத் தாளில் தெரிந்துகொள்ள வேண்டிய சில அளவீடுகளும் உள்ளன; தொகுக்கப்பட்ட சாதனத்தின் குறைக்கடத்தி சந்திப்புக்கும் சுற்றுச்சூழலுக்கும் இடையிலான வெப்ப எதிர்ப்பு மற்றும் அதிகபட்ச சந்திப்பு வெப்பநிலை போன்றவை.

 

சாதனத்தின் சந்திப்பு வெப்பநிலையானது அதிகபட்ச சுற்றுப்புற வெப்பநிலை மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்பு மற்றும் சக்திச் சிதறலின் தயாரிப்புக்கு சமம் (சந்தி வெப்பநிலை = அதிகபட்ச சுற்றுப்புற வெப்பநிலை + [வெப்ப எதிர்ப்பு × சக்தி சிதறல்]). இந்த சமன்பாட்டிலிருந்து கணினியின் அதிகபட்ச சக்திச் சிதறலைத் தீர்க்க முடியும், இது I2 x RDS(ON) க்கு சமமான வரையறை. சாதனத்தின் வழியாக செல்லும் அதிகபட்ச மின்னோட்டத்தை பணியாளர்கள் தீர்மானித்திருப்பதால், வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளுக்கு RDS(ON) கணக்கிட முடியும். எளிமையான வெப்ப மாதிரிகளைக் கையாளும் போது, ​​வடிவமைப்பாளர் குறைக்கடத்தி சந்தி/சாதனம் வழக்கு மற்றும் வழக்கு/சுற்றுச்சூழலின் வெப்பத் திறனையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும் என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்; அதாவது, அச்சிடப்பட்ட சர்க்யூட் போர்டு மற்றும் தொகுப்பு உடனடியாக வெப்பமடையாமல் இருக்க வேண்டும்.

வழக்கமாக, PMOSFET, ஒரு ஒட்டுண்ணி டையோடு இருக்கும், டையோடின் செயல்பாடு மூல-வடிகால் தலைகீழ் இணைப்பைத் தடுப்பதாகும், PMOS க்கு, NMOS ஐ விட நன்மை என்னவென்றால், அதன் டர்ன்-ஆன் மின்னழுத்தம் 0 ஆக இருக்கலாம், மேலும் மின்னழுத்த வேறுபாடு DS மின்னழுத்தம் அதிகமாக இல்லை, அதே நேரத்தில் NMOS இன் நிபந்தனைக்கு VGS வாசலை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும், இது கட்டுப்பாட்டு மின்னழுத்தம் தேவையான மின்னழுத்தத்தை விட தவிர்க்க முடியாமல் அதிகமாக இருக்கும், மேலும் தேவையற்ற பிரச்சனையும் இருக்கும். பின்வரும் இரண்டு பயன்பாடுகளுக்கான கட்டுப்பாட்டு சுவிட்சாக PMOS தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது:

 

சாதனத்தின் சந்திப்பு வெப்பநிலையானது அதிகபட்ச சுற்றுப்புற வெப்பநிலை மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்பு மற்றும் சக்திச் சிதறலின் தயாரிப்புக்கு சமம் (சந்தி வெப்பநிலை = அதிகபட்ச சுற்றுப்புற வெப்பநிலை + [வெப்ப எதிர்ப்பு × சக்தி சிதறல்]). இந்த சமன்பாட்டிலிருந்து கணினியின் அதிகபட்ச சக்திச் சிதறலைத் தீர்க்க முடியும், இது I2 x RDS(ON) க்கு சமமான வரையறை. சாதனத்தின் வழியாக செல்லும் அதிகபட்ச மின்னோட்டத்தை வடிவமைப்பாளர் தீர்மானித்திருப்பதால், வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளுக்கு RDS(ON) கணக்கிட முடியும். எளிமையான வெப்ப மாதிரிகளைக் கையாளும் போது, ​​வடிவமைப்பாளர் குறைக்கடத்தி சந்தி/சாதனம் வழக்கு மற்றும் வழக்கு/சுற்றுச்சூழலின் வெப்பத் திறனையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும் என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்; அதாவது, அச்சிடப்பட்ட சர்க்யூட் போர்டு மற்றும் தொகுப்பு உடனடியாக வெப்பமடையாமல் இருக்க வேண்டும்.

வழக்கமாக, PMOSFET, ஒரு ஒட்டுண்ணி டையோடு இருக்கும், டையோடின் செயல்பாடு மூல-வடிகால் தலைகீழ் இணைப்பைத் தடுப்பதாகும், PMOS க்கு, NMOS ஐ விட நன்மை என்னவென்றால், அதன் டர்ன்-ஆன் மின்னழுத்தம் 0 ஆக இருக்கலாம், மேலும் மின்னழுத்த வேறுபாடு DS மின்னழுத்தம் அதிகமாக இல்லை, அதே நேரத்தில் NMOS இன் நிபந்தனைக்கு VGS வாசலை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும், இது கட்டுப்பாட்டு மின்னழுத்தம் தேவையான மின்னழுத்தத்தை விட தவிர்க்க முடியாமல் அதிகமாக இருக்கும், மேலும் தேவையற்ற பிரச்சனையும் இருக்கும். பின்வரும் இரண்டு பயன்பாடுகளுக்கான கட்டுப்பாட்டு சுவிட்சாக PMOS தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது:

இந்த சர்க்யூட்டைப் பார்க்கும்போது, ​​P_GPRSக்கு V4.2 மின்சாரம் வழங்குகிறதா இல்லையா என்பதை PGC கட்டுப்படுத்துகிறது. இந்த சுற்று, மூல மற்றும் வடிகால் முனையங்கள் தலைகீழாக இணைக்கப்படவில்லை, R110 மற்றும் R113 ஆகியவை R110 கட்டுப்பாட்டு கேட் மின்னோட்டம் மிகவும் பெரியதாக இல்லை, R113 ஆனது PMOS இன் படி, சாதாரண R113 இழுப்பு-அப் வாயிலை கட்டுப்படுத்துகிறது. , ஆனால் MCU இன்டர்னல் பின்ஸ் மற்றும் புல்-அப், அதாவது, அவுட்புட் திறந்த வடிகால், மற்றும் PMOS ஐ இயக்க முடியாத போது திறந்த வடிகால் வெளியீடு, கட்டுப்பாட்டு சிக்னலில் ஒரு புல்-அப் ஆகவும் காணலாம். ஆஃப், இந்த நேரத்தில், புல்-அப் கொடுக்கப்பட்ட வெளிப்புற மின்னழுத்தம் அவசியம், எனவே மின்தடையம் R113 இரண்டு பாத்திரங்களை வகிக்கிறது. புல்-அப் கொடுக்க வெளிப்புற மின்னழுத்தம் தேவைப்படும், எனவே மின்தடையம் R113 இரண்டு பாத்திரங்களை வகிக்கிறது. r110 சிறியதாக இருக்கலாம், 100 ஓம்ஸ் வரை இருக்கலாம்.