पहला कदम का चयन करना हैMOSFETs, जो दो मुख्य प्रकारों में आते हैं: एन-चैनल और पी-चैनल। बिजली प्रणालियों में, MOSFETs को विद्युत स्विच के रूप में माना जा सकता है। जब एन-चैनल एमओएसएफईटी के गेट और स्रोत के बीच एक सकारात्मक वोल्टेज जोड़ा जाता है, तो इसका स्विच संचालित होता है। संचालन के दौरान, धारा स्विच के माध्यम से नाली से स्रोत तक प्रवाहित हो सकती है। नाली और स्रोत के बीच एक आंतरिक प्रतिरोध मौजूद होता है जिसे ऑन-रेजिस्टेंस आरडीएस (ओएन) कहा जाता है। यह स्पष्ट होना चाहिए कि MOSFET का गेट एक उच्च प्रतिबाधा टर्मिनल है, इसलिए गेट में हमेशा एक वोल्टेज जोड़ा जाता है। यह जमीन का प्रतिरोध है जिससे गेट बाद में प्रस्तुत सर्किट आरेख में जुड़ा हुआ है। यदि गेट को लटका हुआ छोड़ दिया जाता है, तो डिवाइस डिज़ाइन के अनुसार काम नहीं करेगा और अनुचित क्षणों में चालू या बंद हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम में संभावित बिजली हानि हो सकती है। जब स्रोत और गेट के बीच वोल्टेज शून्य होता है, तो स्विच बंद हो जाता है और डिवाइस से करंट प्रवाहित होना बंद हो जाता है। हालाँकि इस बिंदु पर उपकरण बंद कर दिया गया है, फिर भी एक छोटा सा करंट मौजूद है, जिसे लीकेज करंट या आईडीएसएस कहा जाता है।
चरण 1: एन-चैनल या पी-चैनल चुनें
किसी डिज़ाइन के लिए सही डिवाइस का चयन करने में पहला कदम यह तय करना है कि एन-चैनल या पी-चैनल एमओएसएफईटी का उपयोग करना है या नहीं। एक विशिष्ट विद्युत अनुप्रयोग में, जब एक MOSFET को ग्राउंड किया जाता है और लोड ट्रंक वोल्टेज से जुड़ा होता है, तो वह MOSFET कम वोल्टेज साइड स्विच का गठन करता है। कम वोल्टेज साइड स्विच में, एक एन-चैनलMOSFETडिवाइस को बंद करने या चालू करने के लिए आवश्यक वोल्टेज पर विचार करने के कारण इसका उपयोग किया जाना चाहिए। जब MOSFET बस से जुड़ा होता है और लोड ग्राउंडेड होता है, तो हाई वोल्टेज साइड स्विच का उपयोग किया जाता है। एक पी-चैनल एमओएसएफईटी का उपयोग आमतौर पर वोल्टेज ड्राइव विचारों के लिए, इस टोपोलॉजी में किया जाता है।
चरण 2: वर्तमान रेटिंग निर्धारित करें
दूसरा चरण MOSFET की वर्तमान रेटिंग का चयन करना है। सर्किट संरचना के आधार पर, यह करंट रेटिंग अधिकतम करंट होनी चाहिए जिसे लोड सभी परिस्थितियों में झेल सके। वोल्टेज के मामले के समान, डिजाइनर को यह सुनिश्चित करना होगा कि चयनित MOSFET इस वर्तमान रेटिंग का सामना कर सकता है, तब भी जब सिस्टम स्पाइक धाराएं उत्पन्न कर रहा हो। जिन दो मौजूदा मामलों पर विचार किया गया है वे हैं निरंतर मोड और पल्स स्पाइक्स। यह पैरामीटर संदर्भ के रूप में FDN304P ट्यूब डेटाशीट पर आधारित है और पैरामीटर चित्र में दिखाए गए हैं:
निरंतर संचालन मोड में, MOSFET स्थिर स्थिति में होता है, जब डिवाइस के माध्यम से करंट लगातार प्रवाहित होता है। पल्स स्पाइक्स तब होते हैं जब डिवाइस के माध्यम से बड़ी मात्रा में उछाल (या स्पाइक करंट) प्रवाहित होता है। एक बार इन परिस्थितियों में अधिकतम धारा निर्धारित हो जाने के बाद, यह सीधे तौर पर एक ऐसे उपकरण का चयन करने की बात है जो इस अधिकतम धारा का सामना कर सके।
रेटेड करंट का चयन करने के बाद, आपको चालन हानि की गणना भी करनी होगी। व्यवहार में,MOSFETयह आदर्श उपकरण नहीं है, क्योंकि संचालन प्रक्रिया में बिजली की हानि होगी, जिसे चालन हानि कहा जाता है। MOSFET एक परिवर्तनीय प्रतिरोध की तरह "चालू" होता है, जो डिवाइस के RDS (ON) द्वारा निर्धारित होता है, और तापमान और महत्वपूर्ण परिवर्तनों के साथ। डिवाइस की बिजली अपव्यय की गणना Iload2 x RDS(ON) से की जा सकती है, और चूंकि ऑन-प्रतिरोध तापमान के साथ बदलता रहता है, इसलिए बिजली अपव्यय आनुपातिक रूप से भिन्न होता है। MOSFET पर जितना अधिक वोल्टेज VGS लगाया जाएगा, RDS(ON) उतना ही छोटा होगा; इसके विपरीत RDS(ON) उतना ही अधिक होगा। सिस्टम डिज़ाइनर के लिए, यह वह जगह है जहां सिस्टम वोल्टेज के आधार पर ट्रेडऑफ़ चलन में आते हैं। पोर्टेबल डिज़ाइन के लिए, कम वोल्टेज का उपयोग करना आसान (और अधिक सामान्य) है, जबकि औद्योगिक डिज़ाइन के लिए, उच्च वोल्टेज का उपयोग किया जा सकता है। ध्यान दें कि RDS(ON) प्रतिरोध करंट के साथ थोड़ा बढ़ जाता है। RDS(ON) रेसिस्टर के विभिन्न विद्युत मापदंडों में भिन्नता निर्माता द्वारा आपूर्ति की गई तकनीकी डेटा शीट में पाई जा सकती है।
चरण 3: थर्मल आवश्यकताएँ निर्धारित करें
MOSFET को चुनने में अगला कदम सिस्टम की थर्मल आवश्यकताओं की गणना करना है। डिज़ाइनर को दो अलग-अलग परिदृश्यों पर विचार करना चाहिए, सबसे खराब स्थिति और सच्चा मामला। सबसे खराब स्थिति के लिए गणना की अनुशंसा की जाती है क्योंकि यह परिणाम सुरक्षा का एक बड़ा मार्जिन प्रदान करता है और यह सुनिश्चित करता है कि सिस्टम विफल नहीं होगा। MOSFET डेटा शीट पर जागरूक होने के लिए कुछ माप भी हैं; जैसे कि पैकेज्ड डिवाइस के सेमीकंडक्टर जंक्शन और पर्यावरण के बीच थर्मल प्रतिरोध और अधिकतम जंक्शन तापमान।
डिवाइस का जंक्शन तापमान अधिकतम परिवेश तापमान और थर्मल प्रतिरोध और बिजली अपव्यय के उत्पाद के बराबर है (जंक्शन तापमान = अधिकतम परिवेश तापमान + [थर्मल प्रतिरोध × बिजली अपव्यय])। इस समीकरण से सिस्टम की अधिकतम शक्ति अपव्यय को हल किया जा सकता है, जो परिभाषा के अनुसार I2 x RDS(ON) के बराबर है। चूंकि कर्मियों ने डिवाइस से गुजरने वाली अधिकतम धारा निर्धारित कर ली है, इसलिए विभिन्न तापमानों के लिए आरडीएस (ओएन) की गणना की जा सकती है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सरल थर्मल मॉडल के साथ काम करते समय, डिजाइनर को सेमीकंडक्टर जंक्शन/डिवाइस केस और केस/पर्यावरण की ताप क्षमता पर भी विचार करना चाहिए; यानी, यह आवश्यक है कि मुद्रित सर्किट बोर्ड और पैकेज तुरंत गर्म न हों।
आमतौर पर, एक PMOSFET में एक परजीवी डायोड मौजूद होगा, डायोड का कार्य स्रोत-नाली रिवर्स कनेक्शन को रोकना है, PMOS के लिए, NMOS पर लाभ यह है कि इसका टर्न-ऑन वोल्टेज 0 हो सकता है, और दोनों के बीच वोल्टेज अंतर डीएस वोल्टेज ज्यादा नहीं है, जबकि एनएमओएस की शर्त के अनुसार वीजीएस थ्रेशोल्ड से अधिक होना चाहिए, जिससे नियंत्रण वोल्टेज अनिवार्य रूप से आवश्यक वोल्टेज से अधिक हो जाएगा, और अनावश्यक परेशानी होगी। पीएमओएस को निम्नलिखित दो अनुप्रयोगों के लिए नियंत्रण स्विच के रूप में चुना गया है:
डिवाइस का जंक्शन तापमान अधिकतम परिवेश तापमान और थर्मल प्रतिरोध और बिजली अपव्यय के उत्पाद के बराबर है (जंक्शन तापमान = अधिकतम परिवेश तापमान + [थर्मल प्रतिरोध × बिजली अपव्यय])। इस समीकरण से सिस्टम की अधिकतम शक्ति अपव्यय को हल किया जा सकता है, जो परिभाषा के अनुसार I2 x RDS(ON) के बराबर है। चूँकि डिज़ाइनर ने अधिकतम धारा निर्धारित की है जो डिवाइस से होकर गुजरेगी, RDS(ON) की गणना विभिन्न तापमानों के लिए की जा सकती है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सरल थर्मल मॉडल के साथ काम करते समय, डिजाइनर को सेमीकंडक्टर जंक्शन/डिवाइस केस और केस/पर्यावरण की ताप क्षमता पर भी विचार करना चाहिए; यानी, यह आवश्यक है कि मुद्रित सर्किट बोर्ड और पैकेज तुरंत गर्म न हों।
आमतौर पर, एक PMOSFET में एक परजीवी डायोड मौजूद होगा, डायोड का कार्य स्रोत-नाली रिवर्स कनेक्शन को रोकना है, PMOS के लिए, NMOS पर लाभ यह है कि इसका टर्न-ऑन वोल्टेज 0 हो सकता है, और दोनों के बीच वोल्टेज अंतर डीएस वोल्टेज ज्यादा नहीं है, जबकि एनएमओएस की शर्त के अनुसार वीजीएस थ्रेशोल्ड से अधिक होना चाहिए, जिससे नियंत्रण वोल्टेज अनिवार्य रूप से आवश्यक वोल्टेज से अधिक हो जाएगा, और अनावश्यक परेशानी होगी। पीएमओएस को निम्नलिखित दो अनुप्रयोगों के लिए नियंत्रण स्विच के रूप में चुना गया है:
इस सर्किट को देखते हुए, नियंत्रण सिग्नल PGC नियंत्रित करता है कि V4.2 P_GPRS को बिजली की आपूर्ति करता है या नहीं। यह सर्किट, स्रोत और नाली टर्मिनल रिवर्स से जुड़े नहीं हैं, R110 और R113 इस अर्थ में मौजूद हैं कि R110 नियंत्रण गेट वर्तमान बहुत बड़ा नहीं है, R113 सामान्य के गेट को नियंत्रित करता है, R113 पीएमओएस के रूप में उच्च तक खींचता है , लेकिन नियंत्रण सिग्नल पर पुल-अप के रूप में भी देखा जा सकता है, जब एमसीयू आंतरिक पिन और पुल-अप होता है, यानी, आउटपुट ओपन-ड्रेन होने पर ओपन-ड्रेन का आउटपुट होता है, और पीएमओएस ड्राइव नहीं कर सकता है बंद, इस समय, बाहरी वोल्टेज को पुल-अप देना आवश्यक है, इसलिए रोकनेवाला R113 दो भूमिकाएँ निभाता है। इसे पुल-अप देने के लिए बाहरी वोल्टेज की आवश्यकता होगी, इसलिए अवरोधक R113 दो भूमिकाएँ निभाता है। r110 छोटा हो सकता है, 100 ओम तक भी।
पोस्ट करने का समय: अप्रैल-18-2024
