MOSFET પેકેજ સ્વિચિંગ ટ્યુબ પસંદગી અને સર્કિટ ડાયાગ્રામ

પ્રથમ પગલું એ ની પસંદગી કરવાનું છેMOSFETs, જે બે મુખ્ય પ્રકારોમાં આવે છે: N-ચેનલ અને P-ચેનલ. પાવર સિસ્ટમ્સમાં, MOSFET ને વિદ્યુત સ્વીચો તરીકે વિચારી શકાય છે. જ્યારે N-ચેનલ MOSFET ના ગેટ અને સ્ત્રોત વચ્ચે પોઝિટિવ વોલ્ટેજ ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે તેની સ્વીચ ચાલે છે. વહન દરમિયાન, પ્રવાહ સ્વીચ દ્વારા ડ્રેઇનમાંથી સ્ત્રોત તરફ વહી શકે છે. ડ્રેઇન અને સ્ત્રોત વચ્ચે આંતરિક પ્રતિકાર અસ્તિત્વ ધરાવે છે જેને ઓન-રેઝિસ્ટન્સ RDS(ON) કહેવાય છે. તે સ્પષ્ટ હોવું જોઈએ કે MOSFET નો દરવાજો એક ઉચ્ચ અવબાધ ટર્મિનલ છે, તેથી ગેટ પર હંમેશા વોલ્ટેજ ઉમેરવામાં આવે છે. પાછળથી રજૂ કરાયેલ સર્કિટ ડાયાગ્રામમાં આ ગ્રાઉન્ડનો પ્રતિકાર છે જેની સાથે ગેટ જોડાયેલ છે. જો ગેટ લટકતો છોડી દેવામાં આવે, તો ઉપકરણ ડિઝાઇન પ્રમાણે કામ કરશે નહીં અને અયોગ્ય ક્ષણો પર ચાલુ અથવા બંધ થઈ શકે છે, પરિણામે સિસ્ટમમાં પાવર લોસ થવાની સંભાવના છે. જ્યારે સ્ત્રોત અને દ્વાર વચ્ચેનો વોલ્ટેજ શૂન્ય હોય છે, ત્યારે સ્વીચ બંધ થઈ જાય છે અને ઉપકરણમાંથી પ્રવાહ વહેતો અટકે છે. જો કે આ બિંદુએ ઉપકરણ બંધ છે, ત્યાં હજી પણ એક નાનો વર્તમાન છે, જેને લિકેજ કરંટ અથવા IDSS કહેવામાં આવે છે.

 

 

પગલું 1: N-ચેનલ અથવા P-ચેનલ પસંદ કરો

ડિઝાઇન માટે યોગ્ય ઉપકરણ પસંદ કરવાનું પ્રથમ પગલું એ નક્કી કરવાનું છે કે N-ચેનલ અથવા P-ચેનલ MOSFET નો ઉપયોગ કરવો. સામાન્ય પાવર એપ્લિકેશનમાં, જ્યારે MOSFET ગ્રાઉન્ડ થાય છે અને લોડ ટ્રંક વોલ્ટેજ સાથે જોડાયેલ હોય છે, તે MOSFET લો વોલ્ટેજ સાઇડ સ્વીચ બનાવે છે. ઓછી વોલ્ટેજ સાઇડ સ્વીચમાં, એન-ચેનલMOSFETઉપકરણને બંધ કરવા અથવા ચાલુ કરવા માટે જરૂરી વોલ્ટેજને ધ્યાનમાં રાખીને ઉપયોગ કરવો જોઈએ. જ્યારે MOSFET બસ સાથે જોડાયેલ હોય અને લોડ ગ્રાઉન્ડ થાય, ત્યારે હાઈ વોલ્ટેજ સાઇડ સ્વીચનો ઉપયોગ કરવાનો હોય છે. P-ચેનલ MOSFET નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે આ ટોપોલોજીમાં થાય છે, ફરીથી વોલ્ટેજ ડ્રાઇવ વિચારણા માટે.

પગલું 2: વર્તમાન રેટિંગ નક્કી કરો

બીજું પગલું એ MOSFET નું વર્તમાન રેટિંગ પસંદ કરવાનું છે. સર્કિટ સ્ટ્રક્ચર પર આધાર રાખીને, આ વર્તમાન રેટિંગ મહત્તમ વર્તમાન હોવું જોઈએ જે તમામ સંજોગોમાં લોડનો સામનો કરી શકે છે. વોલ્ટેજના કેસની જેમ, ડિઝાઇનરે ખાતરી કરવી જોઈએ કે પસંદ કરેલ MOSFET આ વર્તમાન રેટિંગનો સામનો કરી શકે છે, પછી ભલે સિસ્ટમ સ્પાઇક કરંટ પેદા કરતી હોય. બે વર્તમાન કેસો સતત મોડ અને પલ્સ સ્પાઇક્સ છે. આ પરિમાણ સંદર્ભ તરીકે FDN304P ટ્યુબ ડેટાશીટ પર આધારિત છે અને પરિમાણો આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યા છે:

 

 

 

સતત વહન મોડમાં, MOSFET સ્થિર સ્થિતિમાં હોય છે, જ્યારે ઉપકરણ દ્વારા સતત પ્રવાહ વહે છે. જ્યારે ઉપકરણમાંથી મોટા પ્રમાણમાં ઉછાળો (અથવા સ્પાઇક કરંટ) વહેતો હોય ત્યારે પલ્સ સ્પાઇક્સ હોય છે. એકવાર આ શરતો હેઠળ મહત્તમ વર્તમાન નિર્ધારિત થઈ જાય, તે ફક્ત એક ઉપકરણ પસંદ કરવાની બાબત છે જે આ મહત્તમ વર્તમાનનો સામનો કરી શકે.

રેટ કરેલ વર્તમાન પસંદ કર્યા પછી, તમારે વહન નુકશાનની પણ ગણતરી કરવી આવશ્યક છે. વ્યવહારમાં, ધMOSFETઆદર્શ ઉપકરણ નથી, કારણ કે વાહક પ્રક્રિયામાં પાવર લોસ થશે, જેને વહન નુકશાન કહેવાય છે. ચલ પ્રતિકારની જેમ "ચાલુ" માં MOSFET, ઉપકરણના RDS (ON) દ્વારા નિર્ધારિત, અને તાપમાન અને નોંધપાત્ર ફેરફારો સાથે. ઉપકરણના પાવર ડિસીપેશનની ગણતરી Iload2 x RDS(ON) થી કરી શકાય છે, અને કારણ કે ઓન-રેઝિસ્ટન્સ તાપમાન સાથે બદલાય છે, પાવર ડિસીપેશન પ્રમાણસર બદલાય છે. MOSFET પર VGS જેટલું ઊંચું વોલ્ટેજ લાગુ થશે, RDS(ON) જેટલું નાનું હશે; તેનાથી વિપરીત RDS(ON) જેટલું ઊંચું હશે. સિસ્ટમ ડિઝાઇનર માટે, આ તે છે જ્યાં સિસ્ટમ વોલ્ટેજના આધારે ટ્રેડઓફ્સ અમલમાં આવે છે. પોર્ટેબલ ડિઝાઇન માટે, ઓછા વોલ્ટેજનો ઉપયોગ કરવો સરળ (અને વધુ સામાન્ય) છે, જ્યારે ઔદ્યોગિક ડિઝાઇન માટે, ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. નોંધ કરો કે RDS(ON) પ્રતિકાર પ્રવાહ સાથે થોડો વધે છે. RDS(ON) રેઝિસ્ટરના વિવિધ વિદ્યુત પરિમાણોમાં ભિન્નતા ઉત્પાદક દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવેલ તકનીકી ડેટા શીટમાં મળી શકે છે.

 

 

 

પગલું 3: થર્મલ જરૂરિયાતો નક્કી કરો

MOSFET પસંદ કરવાનું આગલું પગલું એ સિસ્ટમની થર્મલ આવશ્યકતાઓની ગણતરી કરવાનું છે. ડિઝાઇનરે બે અલગ અલગ દૃશ્યો, સૌથી ખરાબ કેસ અને સાચો કેસ ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ. સૌથી ખરાબ પરિસ્થિતિ માટે ગણતરીની ભલામણ કરવામાં આવે છે કારણ કે આ પરિણામ સલામતીનો વધુ ગાળો પૂરો પાડે છે અને ખાતરી કરે છે કે સિસ્ટમ નિષ્ફળ જશે નહીં. MOSFET ડેટા શીટ પર કેટલાક માપદંડો પણ છે જેના વિશે જાગૃત રહેવું જોઈએ; જેમ કે પેકેજ્ડ ઉપકરણના સેમિકન્ડક્ટર જંકશન અને પર્યાવરણ વચ્ચે થર્મલ પ્રતિકાર અને મહત્તમ જંકશન તાપમાન.

 

ઉપકરણનું જંકશન તાપમાન મહત્તમ આસપાસના તાપમાન વત્તા થર્મલ પ્રતિકાર અને પાવર ડિસીપેશન (જંકશન તાપમાન = મહત્તમ આસપાસનું તાપમાન + [થર્મલ રેઝિસ્ટન્સ × પાવર ડિસીપેશન]) ના ઉત્પાદન જેટલું છે. આ સમીકરણમાંથી સિસ્ટમના મહત્તમ પાવર ડિસીપેશનને ઉકેલી શકાય છે, જે વ્યાખ્યા પ્રમાણે I2 x RDS(ON) ની બરાબર છે. કારણ કે કર્મચારીઓએ ઉપકરણમાંથી પસાર થતો મહત્તમ પ્રવાહ નક્કી કર્યો હોવાથી, વિવિધ તાપમાન માટે RDS(ON) ની ગણતરી કરી શકાય છે. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે સરળ થર્મલ મોડલ્સ સાથે કામ કરતી વખતે, ડિઝાઇનરે સેમિકન્ડક્ટર જંકશન/ડિવાઈસ કેસ અને કેસ/પર્યાવરણની ગરમીની ક્ષમતાને પણ ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ; એટલે કે, પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ અને પેકેજ તરત જ ગરમ ન થાય તે જરૂરી છે.

સામાન્ય રીતે, PMOSFET, ત્યાં એક પરોપજીવી ડાયોડ હાજર હશે, ડાયોડનું કાર્ય સ્ત્રોત-ડ્રેન રિવર્સ કનેક્શનને અટકાવવાનું છે, PMOS માટે, NMOS પર ફાયદો એ છે કે તેનું ટર્ન-ઓન વોલ્ટેજ 0 હોઈ શકે છે, અને વોલ્ટેજ વચ્ચેનો તફાવત ડીએસ વોલ્ટેજ વધારે નથી, જ્યારે એનએમઓએસ શરત પર જરૂરી છે કે વીજીએસ થ્રેશોલ્ડ કરતા વધારે હોય, જે નિયંત્રણ વોલ્ટેજ તરફ દોરી જશે અનિવાર્યપણે જરૂરી વોલ્ટેજ કરતા વધારે છે, અને બિનજરૂરી મુશ્કેલી હશે. PMOS ને નીચેની બે એપ્લિકેશનો માટે કંટ્રોલ સ્વીચ તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે:

 

ઉપકરણનું જંકશન તાપમાન મહત્તમ આસપાસના તાપમાન વત્તા થર્મલ પ્રતિકાર અને પાવર ડિસીપેશન (જંકશન તાપમાન = મહત્તમ આસપાસનું તાપમાન + [થર્મલ રેઝિસ્ટન્સ × પાવર ડિસીપેશન]) ના ઉત્પાદન જેટલું છે. આ સમીકરણમાંથી સિસ્ટમના મહત્તમ પાવર ડિસીપેશનને ઉકેલી શકાય છે, જે વ્યાખ્યા પ્રમાણે I2 x RDS(ON) ની બરાબર છે. ડિઝાઈનરે ઉપકરણમાંથી પસાર થતો મહત્તમ પ્રવાહ નક્કી કર્યો હોવાથી, વિવિધ તાપમાન માટે RDS(ON) ની ગણતરી કરી શકાય છે. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે સરળ થર્મલ મોડલ્સ સાથે કામ કરતી વખતે, ડિઝાઇનરે સેમિકન્ડક્ટર જંકશન/ડિવાઈસ કેસ અને કેસ/પર્યાવરણની ગરમીની ક્ષમતાને પણ ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ; એટલે કે, પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ અને પેકેજ તરત જ ગરમ ન થાય તે જરૂરી છે.

સામાન્ય રીતે, PMOSFET, ત્યાં એક પરોપજીવી ડાયોડ હાજર હશે, ડાયોડનું કાર્ય સ્ત્રોત-ડ્રેન રિવર્સ કનેક્શનને અટકાવવાનું છે, PMOS માટે, NMOS પર ફાયદો એ છે કે તેનું ટર્ન-ઓન વોલ્ટેજ 0 હોઈ શકે છે, અને વોલ્ટેજ વચ્ચેનો તફાવત ડીએસ વોલ્ટેજ વધારે નથી, જ્યારે એનએમઓએસ શરત પર જરૂરી છે કે વીજીએસ થ્રેશોલ્ડ કરતા વધારે હોય, જે નિયંત્રણ વોલ્ટેજ તરફ દોરી જશે અનિવાર્યપણે જરૂરી વોલ્ટેજ કરતા વધારે છે, અને બિનજરૂરી મુશ્કેલી હશે. PMOS ને નીચેની બે એપ્લિકેશનો માટે કંટ્રોલ સ્વીચ તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે:

આ સર્કિટને જોતા, કંટ્રોલ સિગ્નલ PGC નિયંત્રણ કરે છે કે V4.2 P_GPRS ને પાવર સપ્લાય કરે છે કે નહીં. આ સર્કિટ, સ્ત્રોત અને ડ્રેઇન ટર્મિનલ્સ રિવર્સ સાથે જોડાયેલા નથી, R110 અને R113 એ અર્થમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે કે R110 કંટ્રોલ ગેટ કરંટ બહુ મોટો નથી, R113 નોર્મલ ગેટને નિયંત્રિત કરે છે, R113 પુલ-અપ સુધી, PMOS મુજબ , પણ કંટ્રોલ સિગ્નલ પર પુલ-અપ તરીકે પણ જોઈ શકાય છે, જ્યારે MCU આંતરિક પિન અને પુલ-અપ, એટલે કે, જ્યારે આઉટપુટ ઓપન-ડ્રેન હોય ત્યારે ઓપન-ડ્રેનનું આઉટપુટ, અને PMOS ચલાવી શકતું નથી. બંધ, આ સમયે, પુલ-અપ આપેલ બાહ્ય વોલ્ટેજ જરૂરી છે, તેથી રેઝિસ્ટર R113 બે ભૂમિકા ભજવે છે. પુલ-અપ આપવા માટે તેને બાહ્ય વોલ્ટેજની જરૂર પડશે, તેથી રેઝિસ્ટર R113 બે ભૂમિકા ભજવે છે. r110 નાનું હોઈ શકે છે, 100 ઓહ્મ પણ હોઈ શકે છે.