小型パッケージ MOSFET

MOSFET がバスと負荷グランドに接続されている場合、高電圧側スイッチが使用されます。多くの場合、P チャネルMOSFETこのトポロジでは、やはり電圧駆動を考慮して使用されます。定格電流の決定 2 番目のステップは、MOSFET の定格電流を選択することです。回路構造に応じて、この電流定格は、負荷があらゆる状況下で耐えることができる最大電流である必要があります。

電圧の場合と同様に、設計者は選択した電圧が次のとおりであることを確認する必要があります。MOSFETシステムがスパイク電流を生成している場合でも、この電流定格に耐えることができます。現在考慮されている 2 つのケースは、連続モードとパルススパイクです。このパラメータは FDN304P データシートで参照されており、デバイスに電流が継続的に流れているとき、MOSFET は連続導通モードで定常状態になります。

パルススパイクは、デバイスに大きな電流のサージ (またはスパイク) が流れることです。これらの条件下での最大電流が決定したら、この最大電流に耐えることができるデバイスを直接選択するだけです。

定格電流を選択した後、導通損失も計算する必要があります。実際には、MOSFET は理想的なデバイスではありません。これは、導通プロセス中に導通損失と呼ばれる電力損失が生じるためです。

MOSFET は、デバイスの RDS(ON) によって決定される「オン」のときに可変抵抗器として機能し、温度によって大きく変化します。デバイスの消費電力は Iload2 x RDS(ON) から計算できます。オン抵抗は温度によって変化するため、消費電力も比例して変化します。 MOSFET に印加される電圧 VGS が高くなるほど、RDS(ON) は小さくなります。逆に、RDS(ON) は高くなります。システム設計者にとって、ここでシステム電圧に応じたトレードオフが関係します。ポータブル設計では、より低い電圧を使用する方が簡単 (そしてより一般的) ですが、工業用設計では、より高い電圧を使用できます。

RDS(ON) 抵抗は電流とともにわずかに増加することに注意してください。 RDS(ON) 抵抗器のさまざまな電気パラメータのバリエーションは、製造元が提供する技術データシートに記載されています。

熱要件の決定 MOSFET を選択する次のステップは、システムの熱要件を計算することです。設計者は、最悪のケースと実際のケースという 2 つの異なるシナリオを考慮する必要があります。最悪のシナリオを想定した計算を使用することをお勧めします。この結果により、より大きな安全マージンが提供され、システムが故障しないことが保証されます。

注意すべき測定値もいくつかあります。MOSFETデータシート;パッケージ化されたデバイスの半導体接合部と周囲環境の間の熱抵抗や最大接合部温度などです。デバイスのジャンクション温度は、最大周囲温度に熱抵抗と電力損失の積を加えたものに等しくなります (ジャンクション温度 = 最大周囲温度 + [熱抵抗 x 電力損失])。この式から、システムの最大消費電力を解くことができます。これは、定義上、I2 x RDS(ON) に等しくなります。

設計者はデバイスを通過する最大電流を決定しているため、さまざまな温度に対して RDS(ON) を計算できます。単純な熱モデルを扱う場合、設計者は半導体接合/デバイスの筐体と筐体/環境の熱容量も考慮する必要があることに注意することが重要です。つまり、プリント基板とパッケージがすぐに温まらないことが必要です。

通常、PMOSFET には寄生ダイオードが存在します。ダイオードの機能はソースとドレインの逆接続を防止することです。PMOS の場合、NMOS に対する利点は、ターンオン電圧を 0 にできることです。 DS 電圧はそれほど大きくありませんが、NMOS のオン条件では VGS がしきい値よりも大きい必要があり、必然的に制御電圧が必要な電圧より大きくなり、不要なトラブルが発生します。 PMOS が制御スイッチとして選択されます。次の 2 つのアプリケーションがあります。最初のアプリケーションは、電圧選択を実行する PMOS、V8V が存在する場合、電圧はすべて V8V によって提供され、PMOS はオフになり、VBAT はオフになります。は VSIN に電圧を供給せず、V8V が低い場合、VSIN には 8V が供給されます。 R120 の接地に注意してください。R120 は、適切な PMOS ターンオンを確保するためにゲート電圧を着実に引き下げる抵抗であり、前述した高いゲートインピーダンスに関連する状態ハザードです。

D9、D10の機能は電圧バックアップ防止であり、D9は省略可能です。回路のDSは実際には反転しているため、取り付けられたダイオードの導通によってスイッチング管の機能を達成できないことに注意する必要があり、実際のアプリケーションではこれに注意する必要があります。この回路では、制御信号 PGC は、V4.2 が P_GPRS に電力を供給するかどうかを制御します。この回路では、ソース端子とドレイン端子が逆に接続されておらず、R110の制御ゲート電流が大きすぎないという意味でR110とR113が存在し、R113の制御ゲートは正常で、R113のプルアップはPMOSのように高くなっていますが、また、これは、MCU 内部ピンとプルアップ、つまり出力が PMOS をオフに駆動しないときのオープンドレインの出力の場合、制御信号のプルアップとして見ることができます。プルアップするには外部電圧が必要になるため、抵抗 R113 は 2 つの役割を果たします。 r110 は 100 オームまで小さくすることができます。