MOSFET പാക്കേജ് സ്വിച്ചിംഗ് ട്യൂബ് തിരഞ്ഞെടുക്കലും സർക്യൂട്ട് ഡയഗ്രമുകളും

ഒരു തിരഞ്ഞെടുപ്പ് നടത്തുക എന്നതാണ് ആദ്യപടിMOSFET-കൾ, ഇത് രണ്ട് പ്രധാന തരത്തിലാണ് വരുന്നത്: എൻ-ചാനലും പി-ചാനലും. പവർ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ, MOSFET-കളെ ഇലക്ട്രിക്കൽ സ്വിച്ചുകളായി കണക്കാക്കാം. ഒരു N-ചാനൽ MOSFET-ൻ്റെ ഗേറ്റിനും ഉറവിടത്തിനും ഇടയിൽ ഒരു പോസിറ്റീവ് വോൾട്ടേജ് ചേർക്കുമ്പോൾ, അതിൻ്റെ സ്വിച്ച് നടത്തുന്നു. ചാലക സമയത്ത്, ഡ്രെയിനിൽ നിന്ന് ഉറവിടത്തിലേക്ക് സ്വിച്ചിലൂടെ കറൻ്റ് ഒഴുകാം. ചോർച്ചയ്ക്കും ഉറവിടത്തിനും ഇടയിൽ ഓൺ-റെസിസ്റ്റൻസ് RDS(ON) എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു ആന്തരിക പ്രതിരോധം നിലവിലുണ്ട്. MOSFET ൻ്റെ ഗേറ്റ് ഉയർന്ന ഇംപെഡൻസ് ടെർമിനലാണെന്ന് വ്യക്തമായിരിക്കണം, അതിനാൽ ഒരു വോൾട്ടേജ് എല്ലായ്പ്പോഴും ഗേറ്റിൽ ചേർക്കുന്നു. പിന്നീട് അവതരിപ്പിച്ച സർക്യൂട്ട് ഡയഗ്രാമിൽ ഗേറ്റ് ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന നിലത്തോടുള്ള പ്രതിരോധമാണിത്. ഗേറ്റ് തൂങ്ങിക്കിടക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഉപകരണം രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തതുപോലെ പ്രവർത്തിക്കില്ല, കൂടാതെ അനുചിതമായ നിമിഷങ്ങളിൽ അത് ഓണാക്കുകയോ ഓഫാക്കുകയോ ചെയ്‌തേക്കാം, ഇത് സിസ്റ്റത്തിൽ വൈദ്യുതി നഷ്‌ടത്തിന് കാരണമാകും. ഉറവിടത്തിനും ഗേറ്റിനുമിടയിലുള്ള വോൾട്ടേജ് പൂജ്യമാകുമ്പോൾ, സ്വിച്ച് ഓഫ് ചെയ്യുകയും ഉപകരണത്തിലൂടെ കറൻ്റ് ഒഴുകുകയും ചെയ്യും. ഈ സമയത്ത് ഉപകരണം ഓഫാക്കിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, ഇപ്പോഴും ഒരു ചെറിയ കറൻ്റ് നിലവിലുണ്ട്, അതിനെ ലീക്കേജ് കറൻ്റ് അല്ലെങ്കിൽ ഐഡിഎസ്എസ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

 

 

ഘട്ടം 1: എൻ-ചാനൽ അല്ലെങ്കിൽ പി-ചാനൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുക

ഒരു എൻ-ചാനൽ അല്ലെങ്കിൽ പി-ചാനൽ MOSFET ഉപയോഗിക്കണോ എന്ന് തീരുമാനിക്കുക എന്നതാണ് ഒരു ഡിസൈനിനായി ശരിയായ ഉപകരണം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനുള്ള ആദ്യ പടി. ഒരു സാധാരണ പവർ ആപ്ലിക്കേഷനിൽ, ഒരു MOSFET ഗ്രൗണ്ട് ചെയ്യുകയും ലോഡ് ട്രങ്ക് വോൾട്ടേജുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ആ MOSFET ലോ വോൾട്ടേജ് സൈഡ് സ്വിച്ച് ആയി മാറുന്നു. കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജ് സൈഡ് സ്വിച്ചിൽ, ഒരു N-ചാനൽമോസ്ഫെറ്റ്ഉപകരണം ഓഫാക്കാനോ ഓണാക്കാനോ ആവശ്യമായ വോൾട്ടേജിൻ്റെ പരിഗണന കാരണം ഉപയോഗിക്കണം. MOSFET ബസുമായി ബന്ധിപ്പിച്ച് ലോഡ് ഗ്രൗണ്ട് ചെയ്യുമ്പോൾ, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് സൈഡ് സ്വിച്ച് ഉപയോഗിക്കേണ്ടതാണ്. ഒരു പി-ചാനൽ MOSFET സാധാരണയായി ഈ ടോപ്പോളജിയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, വീണ്ടും വോൾട്ടേജ് ഡ്രൈവ് പരിഗണനകൾക്കായി.

ഘട്ടം 2: നിലവിലെ റേറ്റിംഗ് നിർണ്ണയിക്കുക

MOSFET ൻ്റെ നിലവിലെ റേറ്റിംഗ് തിരഞ്ഞെടുക്കുക എന്നതാണ് രണ്ടാമത്തെ ഘട്ടം. സർക്യൂട്ട് ഘടനയെ ആശ്രയിച്ച്, ഈ നിലവിലെ റേറ്റിംഗ് എല്ലാ സാഹചര്യങ്ങളിലും ലോഡ് നേരിടാൻ കഴിയുന്ന പരമാവധി കറൻ്റ് ആയിരിക്കണം. വോൾട്ടേജിൻ്റെ കാര്യത്തിന് സമാനമായി, സിസ്റ്റം സ്പൈക്ക് വൈദ്യുതധാരകൾ സൃഷ്ടിക്കുമ്പോൾ പോലും തിരഞ്ഞെടുത്ത MOSFET ന് ഈ നിലവിലെ റേറ്റിംഗിനെ നേരിടാൻ കഴിയുമെന്ന് ഡിസൈനർ ഉറപ്പാക്കണം. നിലവിലുള്ള രണ്ട് കേസുകൾ തുടർച്ചയായ മോഡും പൾസ് സ്പൈക്കുകളുമാണ്. ഈ പരാമീറ്റർ ഒരു റഫറൻസായി FDN304P ട്യൂബ് ഡാറ്റാഷീറ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, പരാമീറ്ററുകൾ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു:

 

 

 

തുടർച്ചയായ ചാലക മോഡിൽ, ഉപകരണത്തിലൂടെ കറൻ്റ് തുടർച്ചയായി പ്രവഹിക്കുമ്പോൾ, MOSFET സ്ഥിരമായ അവസ്ഥയിലാണ്. ഉപകരണത്തിലൂടെ വലിയ തോതിൽ കുതിച്ചുചാട്ടം (അല്ലെങ്കിൽ സ്പൈക്ക് കറൻ്റ്) പ്രവഹിക്കുമ്പോഴാണ് പൾസ് സ്പൈക്കുകൾ. ഈ വ്യവസ്ഥകൾക്ക് കീഴിലുള്ള പരമാവധി വൈദ്യുതധാര നിർണ്ണയിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, ഈ പരമാവധി വൈദ്യുതധാരയെ നേരിടാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ഉപകരണം നേരിട്ട് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് മാത്രമാണ്.

റേറ്റുചെയ്ത കറൻ്റ് തിരഞ്ഞെടുത്ത ശേഷം, നിങ്ങൾ ചാലക നഷ്ടവും കണക്കാക്കണം. പ്രായോഗികമായി, ദിമോസ്ഫെറ്റ്അനുയോജ്യമായ ഉപകരണമല്ല, കാരണം ചാലക പ്രക്രിയയിൽ വൈദ്യുതി നഷ്ടം ഉണ്ടാകും, അതിനെ ചാലക നഷ്ടം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഉപകരണത്തിൻ്റെ RDS (ഓൺ), താപനിലയും കാര്യമായ മാറ്റങ്ങളും ഉപയോഗിച്ച് നിർണ്ണയിക്കുന്ന ഒരു വേരിയബിൾ പ്രതിരോധം പോലെ "ഓൺ" ലെ MOSFET. ഉപകരണത്തിൻ്റെ പവർ ഡിസ്‌സിപേഷൻ Iload2 x RDS(ON) എന്നതിൽ നിന്ന് കണക്കാക്കാം, കൂടാതെ ഓൺ-റെസിസ്റ്റൻസ് താപനില അനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നതിനാൽ, പവർ ഡിസ്‌പേഷൻ ആനുപാതികമായി വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. MOSFET-ലേക്ക് ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് VGS പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, RDS(ON) ചെറുതായിരിക്കും; നേരെമറിച്ച് ഉയർന്ന RDS(ON) ആയിരിക്കും. സിസ്റ്റം ഡിസൈനറെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, സിസ്റ്റം വോൾട്ടേജിനെ ആശ്രയിച്ച് ട്രേഡ്ഓഫുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നത് ഇവിടെയാണ്. പോർട്ടബിൾ ഡിസൈനുകൾക്ക്, താഴ്ന്ന വോൾട്ടേജുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് എളുപ്പമാണ് (കൂടുതൽ സാധാരണമാണ്), വ്യാവസായിക ഡിസൈനുകൾക്ക് ഉയർന്ന വോൾട്ടേജുകൾ ഉപയോഗിക്കാം. RDS(ON) പ്രതിരോധം കറൻ്റിനൊപ്പം ചെറുതായി ഉയരുന്നു എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കുക. RDS(ON) റെസിസ്റ്ററിൻ്റെ വിവിധ ഇലക്ട്രിക്കൽ പാരാമീറ്ററുകളിലെ വ്യതിയാനങ്ങൾ നിർമ്മാതാവ് നൽകുന്ന സാങ്കേതിക ഡാറ്റ ഷീറ്റിൽ കാണാം.

 

 

 

ഘട്ടം 3: താപ ആവശ്യകതകൾ നിർണ്ണയിക്കുക

ഒരു MOSFET തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനുള്ള അടുത്ത ഘട്ടം സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ താപ ആവശ്യകതകൾ കണക്കാക്കുക എന്നതാണ്. ഡിസൈനർ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത സാഹചര്യങ്ങൾ പരിഗണിക്കണം, ഏറ്റവും മോശം സാഹചര്യവും യഥാർത്ഥ കേസും. ഈ ഫലം കൂടുതൽ സുരക്ഷ നൽകുകയും സിസ്റ്റം പരാജയപ്പെടില്ലെന്ന് ഉറപ്പാക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ ഏറ്റവും മോശം സാഹചര്യത്തിനുള്ള കണക്കുകൂട്ടൽ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു. MOSFET ഡാറ്റ ഷീറ്റിൽ അറിഞ്ഞിരിക്കേണ്ട ചില അളവുകളും ഉണ്ട്; പാക്കേജുചെയ്ത ഉപകരണത്തിൻ്റെ അർദ്ധചാലക ജംഗ്ഷനും പരിസ്ഥിതിയും തമ്മിലുള്ള താപ പ്രതിരോധം, പരമാവധി ജംഗ്ഷൻ താപനില.

 

ഉപകരണത്തിൻ്റെ ജംഗ്ഷൻ താപനില പരമാവധി ആംബിയൻ്റ് താപനിലയും താപ പ്രതിരോധത്തിൻ്റെയും പവർ ഡിസിപ്പേഷൻ്റെയും ഉൽപ്പന്നത്തിന് തുല്യമാണ് (ജംഗ്ഷൻ താപനില = പരമാവധി ആംബിയൻ്റ് താപനില + [താപ പ്രതിരോധം × പവർ ഡിസിപ്പേഷൻ]). ഈ സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ പരമാവധി പവർ ഡിസ്പേഷൻ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് I2 x RDS(ON) ന് തുല്യമാണ്. ഉപകരണത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന പരമാവധി കറൻ്റ് ഉദ്യോഗസ്ഥർ നിർണ്ണയിച്ചതിനാൽ, വ്യത്യസ്ത താപനിലകൾക്കായി RDS(ON) കണക്കാക്കാം. ലളിതമായ താപ മോഡലുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഡിസൈനർ അർദ്ധചാലക ജംഗ്ഷൻ / ഡിവൈസ് കേസ്, കേസ് / പരിസ്ഥിതി എന്നിവയുടെ താപ ശേഷിയും പരിഗണിക്കണം എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്; അതായത്, പ്രിൻ്റഡ് സർക്യൂട്ട് ബോർഡും പാക്കേജും ഉടനടി ചൂടാകാതിരിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

സാധാരണയായി, ഒരു PMOSFET, ഒരു പാരാസൈറ്റിക് ഡയോഡ് ഉണ്ടായിരിക്കും, സോഴ്‌സ്-ഡ്രെയിൻ റിവേഴ്സ് കണക്ഷൻ തടയുക എന്നതാണ് ഡയോഡിൻ്റെ പ്രവർത്തനം, PMOS-നെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, NMOS-നേക്കാൾ പ്രയോജനം അതിൻ്റെ ടേൺ-ഓൺ വോൾട്ടേജ് 0 ആയിരിക്കാം, കൂടാതെ വോൾട്ടേജ് വ്യത്യാസം ഡിഎസ് വോൾട്ടേജ് കൂടുതലല്ല, അതേസമയം എൻഎംഒഎസ് വ്യവസ്ഥയിൽ വിജിഎസ് ത്രെഷോൾഡിനേക്കാൾ വലുതായിരിക്കണമെന്ന് ആവശ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് നിയന്ത്രണ വോൾട്ടേജ് ആവശ്യമായ വോൾട്ടേജിനേക്കാൾ അനിവാര്യമായും കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ അനാവശ്യ പ്രശ്‌നങ്ങളും ഉണ്ടാകും. ഇനിപ്പറയുന്ന രണ്ട് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള നിയന്ത്രണ സ്വിച്ച് ആയി PMOS തിരഞ്ഞെടുത്തു:

 

ഉപകരണത്തിൻ്റെ ജംഗ്ഷൻ താപനില പരമാവധി ആംബിയൻ്റ് താപനിലയും താപ പ്രതിരോധത്തിൻ്റെയും പവർ ഡിസിപ്പേഷൻ്റെയും ഉൽപ്പന്നത്തിന് തുല്യമാണ് (ജംഗ്ഷൻ താപനില = പരമാവധി ആംബിയൻ്റ് താപനില + [താപ പ്രതിരോധം × പവർ ഡിസിപ്പേഷൻ]). ഈ സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ പരമാവധി പവർ ഡിസ്പേഷൻ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് I2 x RDS(ON) ന് തുല്യമാണ്. ഉപകരണത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന പരമാവധി കറൻ്റ് ഡിസൈനർ നിർണ്ണയിച്ചതിനാൽ, വ്യത്യസ്ത താപനിലകൾക്കായി RDS(ON) കണക്കാക്കാം. ലളിതമായ താപ മോഡലുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഡിസൈനർ അർദ്ധചാലക ജംഗ്ഷൻ / ഡിവൈസ് കേസ്, കേസ് / പരിസ്ഥിതി എന്നിവയുടെ താപ ശേഷിയും പരിഗണിക്കണം എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്; അതായത്, പ്രിൻ്റഡ് സർക്യൂട്ട് ബോർഡും പാക്കേജും ഉടനടി ചൂടാകാതിരിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

സാധാരണയായി, ഒരു PMOSFET, ഒരു പാരാസൈറ്റിക് ഡയോഡ് ഉണ്ടായിരിക്കും, സോഴ്‌സ്-ഡ്രെയിൻ റിവേഴ്സ് കണക്ഷൻ തടയുക എന്നതാണ് ഡയോഡിൻ്റെ പ്രവർത്തനം, PMOS-നെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, NMOS-നേക്കാൾ പ്രയോജനം അതിൻ്റെ ടേൺ-ഓൺ വോൾട്ടേജ് 0 ആയിരിക്കാം, കൂടാതെ വോൾട്ടേജ് വ്യത്യാസം ഡിഎസ് വോൾട്ടേജ് കൂടുതലല്ല, അതേസമയം എൻഎംഒഎസ് വ്യവസ്ഥയിൽ വിജിഎസ് ത്രെഷോൾഡിനേക്കാൾ വലുതായിരിക്കണമെന്ന് ആവശ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് നിയന്ത്രണ വോൾട്ടേജ് ആവശ്യമായ വോൾട്ടേജിനേക്കാൾ അനിവാര്യമായും കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ അനാവശ്യ പ്രശ്‌നങ്ങളും ഉണ്ടാകും. ഇനിപ്പറയുന്ന രണ്ട് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള നിയന്ത്രണ സ്വിച്ച് ആയി PMOS തിരഞ്ഞെടുത്തു:

ഈ സർക്യൂട്ടിലേക്ക് നോക്കുമ്പോൾ, P_GPRS-ന് V4.2 പവർ നൽകണമോ വേണ്ടയോ എന്ന് നിയന്ത്രണ സിഗ്നൽ PGC നിയന്ത്രിക്കുന്നു. ഈ സർക്യൂട്ട്, ഉറവിടവും ഡ്രെയിൻ ടെർമിനലുകളും റിവേഴ്സുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടില്ല, R110 കൺട്രോൾ ഗേറ്റ് കറൻ്റ് വളരെ വലുതല്ല എന്ന അർത്ഥത്തിൽ R110 ഉം R113 ഉം നിലവിലുണ്ട്, R113 സാധാരണ ഗേറ്റിനെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു, R113 പുൾ-അപ്പ് ഉയർന്നതാണ്, PMOS പോലെ. , മാത്രമല്ല MCU ഇൻ്റേണൽ പിന്നുകളും പുൾ-അപ്പും ചെയ്യുമ്പോൾ കൺട്രോൾ സിഗ്നലിലെ ഒരു പുൾ-അപ്പ് ആയി കാണാവുന്നതാണ്, അതായത്, ഔട്ട്പുട്ട് ഓപ്പൺ-ഡ്രെയിൻ ആയിരിക്കുമ്പോൾ ഓപ്പൺ-ഡ്രെയിനിൻ്റെ ഔട്ട്പുട്ട്, കൂടാതെ PMOS-നെ ഡ്രൈവ് ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല. ഓഫ്, ഈ സമയത്ത്, പുൾ-അപ്പ് നൽകിയ ബാഹ്യ വോൾട്ടേജിലേക്ക് അത് ആവശ്യമാണ്, അതിനാൽ റെസിസ്റ്റർ R113 രണ്ട് റോളുകൾ വഹിക്കുന്നു. പുൾ-അപ്പ് നൽകാൻ ഇതിന് ഒരു ബാഹ്യ വോൾട്ടേജ് ആവശ്യമാണ്, അതിനാൽ റെസിസ്റ്റർ R113 രണ്ട് റോളുകൾ വഹിക്കുന്നു. r110 ചെറുതായിരിക്കാം, 100 ohms വരെ ആകാം.