소형 패키지 MOSFET

MOSFET이 버스 및 부하 접지에 연결되면 고전압 측 스위치가 사용됩니다. 종종 P 채널MOSFET이 토폴로지에서는 다시 전압 구동 고려 사항을 위해 사용됩니다. 정격 전류 결정 두 번째 단계는 MOSFET의 정격 전류를 선택하는 것입니다. 회로 구조에 따라 이 정격 전류는 모든 상황에서 부하가 견딜 수 있는 최대 전류여야 합니다.

전압의 경우와 마찬가지로 설계자는 선택한 전압이 다음과 같은지 확인해야 합니다.MOSFET시스템이 스파이크 전류를 생성하는 경우에도 이 정격 전류를 견딜 수 있습니다. 현재 고려되는 두 가지 사례는 연속 모드와 펄스 스파이크입니다. 이 매개변수는 FDN304P 데이터시트에서 참조됩니다. 여기서 MOSFET은 전류가 장치를 통해 지속적으로 흐를 때 연속 전도 모드에서 정상 상태에 있습니다.

펄스 스파이크는 장치를 통해 흐르는 전류의 큰 서지(또는 스파이크)가 있을 때 발생합니다. 이러한 조건에서 최대 전류가 결정되면 이 최대 전류를 견딜 수 있는 장치를 직접 선택하기만 하면 됩니다.

정격 전류를 선택한 후 전도 손실도 계산해야 합니다. 실제로 MOSFET은 전도 과정 중에 전력 손실(전도 손실이라고 함)이 있기 때문에 이상적인 장치가 아닙니다.

MOSFET은 장치의 RDS(ON)에 따라 결정되는 "켜짐" 상태에서 가변 저항기 역할을 하며 온도에 따라 크게 달라집니다. 장치의 전력 소모는 Iload2 x RDS(ON)으로 계산할 수 있으며 온 저항은 온도에 따라 달라지므로 전력 소모는 이에 비례하여 달라집니다. MOSFET에 인가되는 전압 VGS가 높을수록 RDS(ON)은 작아집니다. 반대로 RDS(ON)은 더 높아집니다. 시스템 설계자의 경우 이는 시스템 전압에 따라 상충 관계가 작용하는 부분입니다. 휴대용 설계의 경우 더 낮은 전압을 사용하는 것이 더 쉽고 더 일반적이며, 산업용 설계의 경우 더 높은 전압을 사용할 수 있습니다.

RDS(ON) 저항은 전류에 따라 약간 증가합니다. RDS(ON) 저항기의 다양한 전기적 매개변수에 대한 변형은 제조업체에서 제공하는 기술 데이터 시트에서 확인할 수 있습니다.

열 요구 사항 결정 MOSFET 선택의 다음 단계는 시스템의 열 요구 사항을 계산하는 것입니다. 설계자는 최악의 경우와 실제 경우라는 두 가지 시나리오를 고려해야 합니다. 최악의 시나리오에 대한 계산을 사용하는 것이 좋습니다. 이 결과는 더 큰 안전 여유를 제공하고 시스템이 실패하지 않도록 보장하기 때문입니다.

또한 알아야 할 몇 가지 측정값이 있습니다.MOSFET데이터시트; 패키징된 장치의 반도체 접합과 주변 환경 사이의 열 저항, 최대 접합 온도 등이 있습니다. 장치의 접합 온도는 최대 주변 온도에 열 저항과 전력 손실을 곱한 값과 같습니다(접합 온도 = 최대 주변 온도 + [열 저항 x 전력 손실]). 이 방정식을 통해 시스템의 최대 전력 손실을 계산할 수 있으며 이는 정의상 I2 x RDS(ON)과 동일합니다.

설계자가 장치를 통과할 최대 전류를 결정했으므로 다양한 온도에 대해 RDS(ON)을 계산할 수 있습니다. 단순한 열 모델을 다룰 때 설계자는 반도체 접합부/장치 인클로저 및 인클로저/환경의 열 용량도 고려해야 한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 즉, 인쇄 회로 기판과 패키지가 즉시 예열되지 않아야 합니다.

일반적으로 PMOSFET에는 기생 다이오드가 존재하며 다이오드의 기능은 소스-드레인 역방향 연결을 방지하는 것입니다. PMOS의 경우 NMOS에 비해 턴온 전압이 0이 될 수 있고 사이의 전압 차이가 있다는 것입니다. DS 전압은 많지 않은 반면 NMOS 온 상태에서는 VGS가 임계값보다 높아야 제어 전압이 필연적으로 필요한 전압보다 높아져 불필요한 문제가 발생합니다. PMOS는 제어 스위치로 선택되며 다음 두 가지 응용 프로그램이 있습니다. 첫 번째 응용 프로그램은 전압 선택을 수행하는 PMOS입니다. V8V가 존재할 때 전압은 모두 V8V에서 제공되며 PMOS는 꺼지고 VBAT는 꺼집니다. VSIN에 전압을 제공하지 않으며 V8V가 낮을 때 VSIN은 8V로 전원을 공급받습니다. 앞서 설명한 높은 게이트 임피던스와 관련된 상태 위험인 적절한 PMOS 턴온을 보장하기 위해 게이트 전압을 지속적으로 낮추는 저항인 R120의 접지에 주목하십시오.

D9, D10의 기능은 전압 백업을 방지하는 기능으로 D9는 생략 가능합니다. 회로의 DS가 실제로 반전되므로 부착된 다이오드의 전도에 의해 스위칭 튜브의 기능이 달성될 수 없다는 점에 유의해야 하며, 이는 실제 적용에서 유의해야 합니다. 이 회로에서 제어 신호 PGC는 V4.2가 P_GPRS에 전원을 공급하는지 여부를 제어합니다. 이 회로는 소스와 드레인 단자가 반대쪽에 연결되어 있지 않으며 R110 및 R113은 R110 제어 게이트 전류가 너무 크지 않다는 의미에서 존재하며 R113 제어 게이트 정상, PMOS와 같이 R113 풀업이 높지만 또한 MCU 내부 핀과 풀업, 즉 출력이 PMOS를 끄지 않을 때 오픈 드레인의 출력인 제어 신호의 풀업으로 볼 수 있습니다. 풀업을 제공하려면 외부 전압이 필요하므로 저항 R113은 두 가지 역할을 합니다. r110은 더 작을 수 있으며 최대 100Ω까지 가능합니다.