בחינת התכונות והיישומים של MOSFETs של Littelfuse P-Channel

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


– פרסומת –

פרסומת

ה-MOSFETs להספק P-channel של Littelfuse, למרות שהם פחות ידועים מעמיתיהם הנפוצים בשימוש n-channel, שירתו באופן מסורתי מגוון מצומצם של יישומים. עם זאת, עם הביקוש הגובר ליישומי מתח נמוך (LV), ההיקף של MOSFETs להספק של ערוץ p הורחב. הפשטות של יישום פתרונות p-channel של Littelfuse עבור יישומי צד גבוה (HS) הופכת אותם לאטרקטיביים יותר עבור ממירי LV (<120 V) ופתרונות נקודת עומס לא מבודדים. הקלות בהנעת MOSFET HS p-channel ללא צורך במשאבת טעינה או מקור מתח נוסף מביאה לעיצוב פשוט יותר, לחיסכון במקום, ספירת חלקים מופחתת ויעילות עלות.

מאמר זה עורך השוואה בסיסית של MOSFETs כוח N-channel ו-p-channel, מציג את MOSFETs כוח p-channel של Littelfuse, ולאחר מכן בוחן את יישומי היעד שלהם.

ניתוח השוואתי של MOSFETs הספק n-channel ו-p-channel

כדי להשיג את אותה התנגדות במצב על RDS(מופעל) כמו MOSFET מסוג n-channel, ערוץ p דורש גודל קוביות גדול פי 2 עד 3. לכן, ביישומי זרם גבוה, שבהם הפסדי הולכה נמוכים הם מכריעים, MOSFETs גדולים עם ערוץ p עם R נמוך מאודDS(מופעל) אינם אופטימליים. בעוד שגודל השבב הגדול יותר של התקן p-channel מציע ביצועים תרמיים משופרים, הוא מציג קיבולים פנימיים גדולים יותר ובכך הפסדי מיתוג גבוהים יותר. חסרון זה משפיע באופן משמעותי על עלות המערכת הכוללת, היעילות והניהול התרמי כאשר המערכת פועלת בתדירות מיתוג גבוהה.

– פרסומת –

איור 1: חתכים של MOSFETs הספק n- ו-p-ערוץ עם הסמלים שלהם

ביישומים בתדר נמוך עם הפסדי הולכה משמעותיים, MOSFET של ערוץ p צריך להתאים ל-RDS(מופעל) של MOSFET N-channel, הדורש שטח שבב גדול יותר. לעומת זאת, ביישומים בתדר גבוה המתעדפים הפסדי מיתוג, MOSFET ערוץ p צריך להתיישר עם סך טעיני השער של מקביל n-ערוץ, לרוב בעל גודל שבב דומה אך דירוג זרם נמוך יותר. לכן, בחירת MOSFET ערוץ p נכון דורשת התייחסות מדוקדקת של מכשיר RDS(מופעל) וטעינת שער (שז) מפרטים יחד עם הביצועים התרמיים.

מכשירי MOSFET של כוח P-Channel של Littelfuse

Littelfuse מציעה מגוון MOSFETs מוסמכים תעשייתיים להספק תעשייתי עם דרגת המתח הגבוהה ביותר, ה-R הנמוכה ביותרDS(מופעל) ו-Qז, דירוג אנרגטי גבוה של מפולת, ביצועי מיתוג מעולים ואזור הפעלה בטוח מעולה (SOA) עם ביצועים מהשורה הראשונה בחבילות מבודדות תעשייתיות סטנדרטיות וייחודיות. MOSFETs להספק p-channel של Littelfuse שומרים על המאפיינים החיוניים של MOSFETs כוח n-channel דומים, כגון מיתוג מהיר, בקרת מתח יעילה בשער ויציבות טמפרטורה מצוינת.

איור 2: תיק הספק MOSFET של Littelfuse p-channel

איור 2 מציג את הדגשים העיקריים של MOSFETs כוח P-channel המוצעים על ידי Littelfuse. התקנים מישוריים סטנדרטיים P ו-PolarP™ זמינים עם דירוגי מתח מ-100 וולט עד 600 וולט ודירוגי זרם מ-2A עד 170A. PolarP™ מציע מבנה תאים אופטימלי עם התנגדות למצב הפעלה נמוך ספציפית לאזור ומיתוג משופר ביצועים, בעוד Standard P מרוויח מביצועי SOA טובים יותר. תעלה P תוך שימוש במבנה תא שער תעלה צפוף יותר מציע R נמוך מאודDS(מופעל)טעינת שער נמוכה, דיודת גוף מהירה ומיתוג מהיר יותר עם מתחי מכשיר הנעים בין -50 V ל -200 V וזרמים מ -10 A עד -210 A. התוספת האחרונה לפורטפוליו היא IXTY2P50PA (-500 V, -2 A , 4.2 Ω) שהוא MOSFET הכוח הראשון של Littelfuse בדרגת p-channel עבור יישומי רכב.

יישומים עבור MOSFETs Power P-channel של Littelfuse

N-channel MOSFETs משמשים בדרך כלל בשלב הספק ביישומים טיפוסיים של חצי גשר (HB), . עם זאת, מתגי HS n-channel מחייבים מעגל אתחול כדי ליצור מתח שער שצף בהתייחס למקור ה-HS MOSFET או ספק כוח מבודד להפעלה כפי שמוצג באיור 3א). מכאן, שהיתרון בשימוש במכשירי n-channel בא במחיר של מורכבות מוגברת בתכנון מנהלי השערים המובילים למאמץ עיצובי רב יותר ולשימוש גדול יותר בשטח. איור 3 ממחיש את הניגוד בין מעגלים המשתמשים ב-MOSFET משלימים לבין אלו המשתמשים ב-MOSFET n-channel. כאשר MOSFET ערוץ p משמש כמתג HS בתצורה זו, כפי שמתואר באיור 3b), זה יכול לפשט מאוד את עיצוב הדרייבר. ניתן להסיר משאבת טעינה המניעה את מתג ה-HS וניתן לשלוט בקלות על ה-MOSFET של ערוץ p על ידי ה-MCU באמצעות מחליף רמה פשוט. זה מקטין את המאמץ העיצובי ואת ספירת מספר החלקים וכתוצאה מכך תכנון חסכוני המנצל את השטח ביעילות.

איור 3: פישוט של מנהל ההתקן HS ביישום HB מא) MOSFET N-channel ל-b) MOSFET p-channel כמתג HS

הגנת קוטביות הפוכה

הגנת קוטביות הפוכה היא אמצעי בטיחות בתוך מערכות למניעת סכנות אש ונזקים פוטנציאליים הנגרמים מחיבור הפוך של מקור החשמל. איור 4א) מציג את הגנת הקוטביות ההפוכה המיושמת באמצעות MOSFET הספק של ערוץ p. כאשר הסוללה מחוברת כהלכה, דיודת הגוף הפנימית מתנהלת עד להפעלת ערוץ MOSFET. במקרה של חיבור הפוך של הסוללה, דיודת הגוף מוטה לאחור, כאשר השער והמקור נמצאים באותו פוטנציאל, ובכך מכבה את ה-P-channel MOSFET. דיודת זנר מהדקת את מתח השער של MOSFET ערוץ p, ומגינה עליו במקרה של רמות מתח גבוהות מדי.

איור 4: א) הגנת קוטביות הפוכה וב) מתג עומס באמצעות MOSFET מתח ערוץ p

מתג עומס

מתגי עומס מחברים או מנתקים מסילת מתח לעומס ספציפי ומציעים דרך חסכונית ופשוטה למערכת לנהל ביעילות את החשמל. איור 4b) מדגים מעגל המשתמש ב-MOSFET מתח ערוץ p עבור מתג עומס. מעגל זה מונע על ידי אות הפעלה לוגית (EN) השולט על מתג העומס של ערוץ p באמצעות MOSFET Q1 בעל אות n-ערוץ קטן. כאשר EN נמוך, Q1 כבוי, והשער של ערוץ p נמשך עד ל-VBAT. לעומת זאת, כאשר EN גבוה, Q1 מופעל, מקרקע את שער ה-p-channel ומפעיל את מתג העומס. אם VBAT חורג ממתח הסף של ה-MOSFET של ערוץ p, הוא יכול להידלק כאשר EN גבוה, ולבטל את הצורך במקור מתח נוסף כדי להטות את השער, דבר הכרחי עבור MOSFETs n-ערוץ. יש צורך בנגד הסדרתי כדי להגביל את הזרם ודיודה זנר כדי להדק את מתח השער לערך מקסימלי.

ממירי DC-DC

איור 5: הספק נמוך א) באק סינכרוני וב) ממיר חיזוק סינכרוני באמצעות MOSFETs משלימים

סיכום

עם הפיתוח של יישומי LV מודרניים, ה-P-channel Power MOSFETs של Littelfuse מוכיחים את הרבגוניות שלהם במתן מענה לצרכים המתפתחים של אלקטרוניקת הכוח של ימינו. השימוש במגוון המקיף של רכיבי MOSFET של Littelfuse מספק למעצבים יתרונות כגון עיצוב מעגלים פשוטים, אמין יותר ומוטב ביישומי תעשייה ומכוניות. כדי להשיג ביצועים מיטביים עבור יישומים ספציפיים, על המעצבים להעריך את הפשרה בין RDS(מופעל) ו-Qז בעת בחירת MOSFET מתח ערוץ p.


מחבר: Sachin Shridhar Paradkar, Littelfuse



קישור לכתבת המקור – 2024-04-12 14:53:35

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר