선택MOSFET매우 중요합니다. 잘못된 선택은 전체 회로의 전력 사용에 영향을 미칠 수 있습니다. 서로 다른 스위칭 회로의 다양한 MOSFET 구성 요소 및 매개변수의 뉘앙스를 마스터하면 엔지니어가 많은 문제를 피할 수 있습니다. 다음은 Guanhua Weiye의 권장 사항 중 일부입니다. MOSFET 선택을 위해
첫째, P채널과 N채널
첫 번째 단계는 N채널 또는 P채널 MOSFET의 사용을 결정하는 것입니다. 전력 애플리케이션에서 MOSFET 접지 및 부하가 트렁크 전압에 연결될 때MOSFET저전압 측면 스위치를 구성합니다. 저전압 측 스위칭에서는 일반적으로 N채널 MOSFET이 사용되는데, 이는 장치를 끄거나 켜는 데 필요한 전압을 고려한 것입니다. MOSFET이 버스 및 부하 접지에 연결되면 고전압 측 스위치가 사용됩니다. 전압 구동 고려 사항으로 인해 일반적으로 P 채널 MOSFET이 사용됩니다. 애플리케이션에 적합한 부품을 선택하려면 장치를 구동하는 데 필요한 전압과 설계에서 구현이 얼마나 쉬운지를 결정하는 것이 중요합니다. 다음 단계는 필요한 전압 정격 또는 부품이 전달할 수 있는 최대 전압을 결정하는 것입니다. 전압 정격이 높을수록 장치 비용이 높아집니다. 실제로 전압 정격은 트렁크 또는 버스 전압보다 높아야 합니다. 이는 MOSFET이 고장나지 않도록 충분한 보호를 제공합니다. MOSFET 선택에서는 드레인에서 소스까지 견딜 수 있는 최대 전압, 즉 최대 VDS를 결정하는 것이 중요하므로 MOSFET이 견딜 수 있는 최대 전압은 온도에 따라 다르다는 것을 아는 것이 중요합니다. 설계자는 전체 작동 온도 범위에 걸쳐 전압 범위를 테스트해야 합니다. 회로가 고장나지 않도록 하려면 정격 전압에 이 범위를 포괄할 수 있는 충분한 여유가 있어야 합니다. 또한 기타 안전 요소도 유도된 과도 전압을 고려해야 합니다.
둘째, 현재 등급을 결정합니다
MOSFET의 정격 전류는 회로 구조에 따라 다릅니다. 정격 전류는 모든 상황에서 부하가 견딜 수 있는 최대 전류입니다. 전압 사례와 마찬가지로 설계자는 시스템이 스파이크 전류를 생성하는 경우에도 선택한 MOSFET이 이 정격 전류를 전달할 수 있는지 확인해야 합니다. 현재 고려해야 할 두 가지 시나리오는 연속 모드와 펄스 스파이크입니다. 전류가 장치를 통해 지속적으로 흐를 때 MOSFET은 연속 전도 모드에서 정상 상태에 있습니다. 펄스 스파이크는 장치에 흐르는 많은 수의 서지(또는 전류의 스파이크)를 의미하며, 이 경우 최대 전류가 결정되면 이 최대 전류를 견딜 수 있는 장치를 직접 선택하면 됩니다.
정격 전류를 선택한 후 전도 손실도 계산됩니다. 특정한 경우에는MOSFET전도 과정에서 발생하는 전기 손실, 즉 전도 손실로 인해 이상적인 구성 요소가 아닙니다. "켜짐"일 때 MOSFET은 가변 저항기 역할을 하며, 이는 장치의 RDS(ON)에 의해 결정되고 온도에 따라 크게 변합니다. 소자의 전력 손실은 Iload2 x RDS(ON)으로 계산할 수 있으며 온 저항은 온도에 따라 달라지므로 전력 손실도 이에 비례하여 달라집니다. MOSFET에 인가되는 전압 VGS가 높을수록 RDS(ON)은 낮아집니다. 반대로 RDS(ON)이 높아집니다. 시스템 설계자의 경우 이는 시스템 전압에 따라 상충 관계가 작용하는 부분입니다. 휴대용 설계의 경우 낮은 전압이 더 쉽고(더 일반적임), 산업용 설계의 경우 더 높은 전압을 사용할 수 있습니다. RDS(ON) 저항은 전류에 따라 약간 증가합니다.
기술은 부품 특성에 엄청난 영향을 미치며, 일부 기술은 최대 VDS를 높이면 RDS(ON)가 증가하는 경향이 있습니다. 이러한 기술의 경우 VDS 및 RDS(ON)을 낮추려면 웨이퍼 크기를 늘려야 하며 그에 따른 패키지 크기와 그에 따른 개발 비용도 증가합니다. 업계에는 웨이퍼 크기 증가를 제어하려는 다양한 기술이 있으며, 그 중 가장 중요한 것은 트렌치 및 전하 균형 기술입니다. 트렌치 기술에서는 온 저항 RDS(ON)을 줄이기 위해 일반적으로 저전압용으로 예약된 깊은 트렌치를 웨이퍼에 내장합니다.
III. 열 방출 요구 사항 결정
다음 단계는 시스템의 열 요구 사항을 계산하는 것입니다. 최악의 경우와 실제 경우라는 두 가지 시나리오를 고려해야 합니다. TPV는 최악의 시나리오에 대한 결과 계산을 권장합니다. 이 계산은 더 큰 안전 여유를 제공하고 시스템이 실패하지 않도록 보장하기 때문입니다.
IV. 스위칭 성능
마지막으로 MOSFET의 스위칭 성능입니다. 스위칭 성능에 영향을 미치는 많은 매개변수가 있으며, 중요한 매개변수는 게이트/드레인, 게이트/소스 및 드레인/소스 커패시턴스입니다. 이러한 정전 용량은 전환될 때마다 충전해야 하기 때문에 구성 요소에 스위칭 손실을 형성합니다. 결과적으로 MOSFET의 스위칭 속도가 감소하고 소자의 효율이 감소합니다. 스위칭 중 장치의 총 손실을 계산하려면 설계자는 켜는 동안의 손실(Eon)과 끄는 동안의 손실(Eoff)을 계산해야 합니다. 이는 다음 방정식으로 표현될 수 있습니다: Psw = (Eon + Eoff) x 스위칭 주파수. 그리고 게이트 전하(Qgd)는 스위칭 성능에 가장 큰 영향을 미칩니다.
게시 시간: 2024년 4월 22일
