Valg af den rigtige transistor: Forstå dynamiske MOSFET-parametre

133rd Knowledge Seekers Workshop Aug 18 2016 (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Valg af den rigtige transistor: Forstå dynamiske MOSFET-parametre


I denne artikel vil vi diskutere MOSFET-karakteristika relateret til forbigående forhold og switch-mode operation.

I den forrige artikel om lavfrekvente MOSFET'er så vi på parametre, som tærskelspænding, on-state modstand og maksimal afløbsstrøm - der styrer en MOSFETs steady state-drift. Disse egenskaber er relevante for alle applikationer, og hvis du designer et lavfrekvenssystem, dækker de de fleste af de oplysninger, du har brug for til at vælge en passende enhed.

I dag er det dog meget almindeligt at anvende MOSFET'er som omskiftere, der styres af relativt højfrekvente (og ofte pulsbredde-modulerede) digitale signaler, selv i analoge applikationer. Et perfekt eksempel er klasse D-forstærkeren.

På trods af at indgangssignalet er analogt og udgangssignalet er analog, opnås forstærkningen ved hjælp af transistorer, der skiftes fra helt til fuldt ud. Switch-mode kontrol er betydeligt mere effektiv end lineær styring, og det gør det til en attraktiv mulighed, selvom det resulterende kredsløb er mere komplekst og det resulterende signal er negativt påvirket af at skifte støj.

Transient Maks

I den tidligere artikel diskuterede vi maksimal kontinuerlig afløbsstrøm. Denne parameter har en tilsvarende specifikation for forbigående hændelser.

Den maksimale forbigående afløbsstrøm betegnes som "pulserende afløbsstrøm" eller "maksimal afløbsstrøm." Der er et par variabler involveret her (pulsbredde, arbejdscyklus, omgivelsestemperatur), så denne spec er ikke yderst nyttig. Det giver dig dog en generel ide om, hvor meget korttidsstrøm enheden kan opretholde, og i nogle tilfælde vil dette være vigtigere end den steady state-grænse (jeg tænker på applikationer, hvor de høje strømforhold er relateret til shoot-through, inrush eller low-duty-cycle PWM).

En anden parameter relateret til undgåelse af skader i forbindelse med forbigående hændelser er dræning-kilde lavine energi. Specen er angivet i enheder af joules, men det er relateret til spændinger, der overstiger MOSFETs afløbsspændingsafbrydelsespænding. Dette problem er lidt kompliceret og helt sikkert uden for rammerne af denne korte artikel. Hvis du vil lære mere om lavineegenskaber, anbefaler jeg denne app notat fra Infineon.

  • Inputkapacitans (C ISS ) er kapacitansen set ved et indgangssignal, dvs. C GD plus C GS .
  • Outputkapacitans (C OSS ) er kapacitansen set af et udgangssignal; i forbindelse med diskrete FET'er er udgangsterminalen drænet, så C OSS = C GD + C DS .
  • Omvendt overførselskapacitans (C RSS ) er kapacitansen mellem drænet og porten, dvs. C RSS = C GD .

Inputkapacitans (i forbindelse med motorkøretøjets modstand) påvirker omskiftningsegenskaberne, fordi mere indgangskapacitans betyder mere tilkobling og afbrydelsesforsinkelse. Du skal oplade denne kapacitans, når du kører FET'en i ledning, og du skal aflade den, når du vil slukke for enheden.

Outputkapacitans kommer i spil, når vi overvejer strømfordeling og resonansfrekvensen af ​​et koblingskredsløb.

Omvendt overførselskapacitans påvirker på- og frakoblingstiden (ikke overraskende, da den er en del af indgangskapacitansen), men bemærk at det danner en tilbagekoblingssløjfe (fordi drænet betragtes som output og porten betragtes som input). En kondensator i tilbagekoblingsvejen er underlagt Miller-effekten, og derfor er omfanget af, at C RSS påvirker transient respons, større end vi ville forvente baseret på den nominelle kapacitansværdi.

Gate Charge

Det viser sig, at MOSFET-inputkapacitans ikke er den mest pålidelige måde at evaluere en enheds omskiftningsegenskaber på, fordi kapacitansværdier påvirkes af spændings- og strømforholdene. Det følgende diagram giver dig en ide om, hvordan de tre kapacitansværdier varierer som følge af ændringer i dræn-spænding.