П-Цханнел МОСФЕТ у Х-Бридге апликацијама

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





Примена П-каналних МОСФЕТ-ова у кругу Х-моста може изгледати лако и примамљиво, међутим може захтевати неке строге прорачуне и параметре за постизање оптималног одзива.

МОСФЕТ-ови са П-каналом обично се примењују за укључивање / искључивање оптерећења. Једноставност употребе опција П-канала на високој страни омогућава им да буду веома погодни за апликације попут нисконапонских погона (мреже Х-Бридге) и неизолованих тачака оптерећења (Буцк претварачи) и за апликације у којима простор је критично ограничење.



Кључна предност МОСФЕТ-а са П-каналом је економична стратегија вожње на вратима око високог бочног положаја прекидача и генерално помаже да систем постане веома исплатив.

У овом чланку истражујемо употребу П-каналних МОСФЕТ-ова као високог бочног прекидача за Х-Бридге апликације



П-канал насупрот Н-каналу за и против

Када користи се у апликацији високог бочног прекидача случајно је да је напон извора Н-каналног МОСФЕТ-а у повећаном потенцијалу с обзиром на масу.

Према томе, овде за рад Н-каналног МОСФЕТ-а потребан је независни покретачки систем капија као што је круг за покретање система или распоред који укључује ступањ импулсног трансформатора.

Ови покретачи захтевају засебан извор напајања, док оптерећење трансформатора повремено може проћи кроз некомпатибилне околности.

С друге стране, ово можда није ситуација са МОСФЕТ-ом П-канала. Можете лако возити П-канални прекидач са бочне стране помоћу уобичајеног склопа за помицање нивоа (мјењач нивоа напона). Постизањем овога поједностављује се круг и ефективно се смањују укупни трошкови.

Имајући то у виду, поента коју овде треба узети у обзир је да ће можда бити изузетно тешко постићи идентично Р.ДС (укључено)ефикасност за П-канални МОСФЕТ за разлику од Н-канала који користи сличну димензију чипа.

Због чињенице да је проток носача у Н-каналу око 2 до 3 пута већи од протока П-канала, за потпуно исти РДС (укључено)опсег П-канални уређај треба да буде 2 до 3 пута већи од свог Н-каналног колеге.

Већа величина пакета доводи до смањења топлотне толеранције П-каналног уређаја и такође повећава његове тренутне спецификације. Ово такође пропорционално утиче на његову динамичку ефикасност због повећане величине кућишта.

Према томе, у примени ниске фреквенције у којој су губици проводљивости велики, МОСФЕТ П-канала треба да има РДС (укључено)одговара Н-каналу. У таквој ситуацији, унутрашњи регион МОСФЕТ-а П-канала биће већи од Н-канала.

Даље, у високофреквентним апликацијама где су губици код комутације обично високи, П-канални МОСФЕТ треба да поседује вредност улазних напуњења упоредиву са Н-каналом.

У случајевима попут овог, величина МОСФЕТ-а са П-каналом могла би бити једнака Н-каналу, али са смањеном спецификацијом струје у поређењу са алтернативом Н-канала.

Дакле, идеалан МОСФЕТ за П-канал треба опрезно одабрати узимајући у обзир одговарајући РДС (укључено)и спецификације пуњења врата.

Како одабрати П-канални МОСФЕТ за апликацију

Постоје бројне апликације за комутацију где се П-канални МОСФЕТ може ефикасно применити, на пример нисконапонски погони и неизоловане тачке оптерећења.

У овим врстама примена пресудне смернице које управљају избором МОСФЕТ-а су обично отпор уређаја (РДС (укључено)) и Гате Цхарге (ПГ.). Било која од ових променљивих има већу важност на основу фреквенције пребацивања у апликацији.

За примену у нисконапонским погонима као што су конфигурација пуног моста или Б6 моста (3-фазни мост), обично се користе Н-канални МОСФЕТ-ови са мотором (оптерећење) и напајањем једносмерном струјом.

Компромисни фактор за позитивне аспекте представљене Н-каналним уређајима је већа сложеност дизајна гејт драјвера.

Погонски кабл Н-каналног бочног прекидача захтева а боотстрап круг који ствара напон на капији већи од напонске шине мотора или наизменично независно напајање за његово укључивање. Повећана сложеност дизајна генерално доводи до већих радова на дизајну и веће површине монтаже.

На доњој слици је приказана разлика између склопа дизајнираног помоћу комплементарних П и Н канала МОСФЕТ-ова и кола са само 4 Н-канала МОСФЕТ-ова.

Коришћење само 4 Н-каналних МОСФЕТ-а

У овом аранжману, ако је прекидач са бочне стране изграђен са П-каналним МОСФЕТ-ом, дизајн возача изузетно поједностављује распоред, као што је приказано доле:

Коришћење П и Н-каналних МОСФЕТ-ова

Потреба за чизмом пумпа за пуњење елиминише се због пребацивања прекидача са бочне стране. Овде се ово може једноставно покретати улазним сигналом и преко мењача нивоа (претварач од 3 В у 5 В или ступањ претварача од 5 В у 12 В).

Избор П-каналних МОСФЕТ-ова за пребацивање апликација

Типично нисконапонски погонски системи раде са преклопним фреквенцијама у опсегу од 10 до 50кХз.

У тим опсезима, скоро целокупно расипање МОСФЕТ снаге долази услед губитака проводљивости због високих струјних спецификација мотора.

Према томе, у таквим мрежама П-канални МОСФЕТ са одговарајућим Р.ДС (укључено)треба одабрати за постизање оптималне ефикасности.

То би се могло разумети разматрањем илустрације 30-волтног нисконапонског погона који ради са 12В батеријом.

За МОСФЕТ високофреквентног П-канала можда имамо неколико опција у руци - једна да има еквивалент РДС (укључено)упоредив са доњим бочним Н-каналом, а други да има упоредива наелектрисања.

Следећа табела испод приказује компоненте применљиве за нисконапонски погон пуног моста који има упоредив РДС (укључено)и са идентичним наелектрисањима као код Н-каналног МОСФЕТ-а на доњој страни.

Горња табела која приказује МОСФЕТ губитке у одређеној апликацији открива да су укупни губици снаге управљани губицима проводљивости, што је доказано у следећем тортном дијаграму.

Поред тога, изгледа да ако се преферира МОСФЕТ са П-каналом који има упоредне наелектрисане наелектрисања као онај на Н-каналу, губици при пребацивању биће идентични, али губици проводљивости вероватно могу бити прекомерно високи.

Према томе, за апликације ниског пребацивања са нижим фреквенцијама, МОСФЕТ високог бочног П-канала требао би макар имати упоредиви Р ДС (укључено) попут оног доњег бочног Н-канала.

Неизолована тачка терета (ПОЛ)

Неизолована тачка оптерећења је топологија претварача као што је код доњих претварача где излаз није изолован од улаза, за разлику од флибацк дизајни где су улазне и излазне фазе потпуно изоловане.

За тако изоловане тачке оптерећења мале снаге са излазном снагом мањом од 10В, представља једну од највећих потешкоћа у дизајну. Димензионисање мора бити минимум, уз очување задовољавајућег степена ефикасности.

Један од популарних начина смањења величине претварача је употреба Н-каналног МОСФЕТ-а као покретача високе стране и повећање радне фреквенције на знатно виши ниво. Брже пребацивање омогућава употребу знатно смањене величине индуктора.

Сцхоттки диоде се често примењују за синхроно исправљање у овим врстама кола, међутим МОСФЕТ-ови су уместо тога несумњиво боља опција, јер је пад напона за МОСФЕТ-ове обично знатно нижи од диоде.

Још један приступ уштеде простора био би замена МОСФЕТ-а високог бочног Н-канала са П-каналом.

Метода П-канала ослобађа се сложених додатних кола за погон капије, што постаје неопходно за Н-канални МОСФЕТ на високој страни.

Дијаграм у наставку приказује основни дизајн претварача са нијансама који има П-канални МОСФЕТ имплементиран на високој страни.

Уобичајено је да ће фреквенције пребацивања у неизолованим апликацијама тачке оптерећења вероватно бити близу 500кХз, или чак понекад и до 2МХз.

Супротно ранијим концептима дизајна, испада да су главни губици на таквим фреквенцијама преклопни губици.

Доња слика показује губитак од МОСФЕТ-а у 3-ватној неизолованој тачки оптерећења која ради на комутационој фреквенцији од 1МХз.

Дакле, он показује ниво напуњености гејта који мора бити наведен за П-канал када је изабран за високу бочну апликацију, с обзиром на Н-канални уређај са бочном страном.

Закључак

Примена П-канала МОСФЕТ-а без сумње даје дизајнерима предности у погледу мање сложених, поузданијих и побољшане конфигурације.

То је рекао за дату апликацију, компромис између Р.ДС (укључено)и КГ.треба озбиљно проценити приликом избора МОСФЕТ-а са П-каналом. Ово жели да обезбеди да п-канал може да понуди оптималне перформансе баш као и његова варијанта са н-каналом.

Учтивост: Инфинеон




Претходно: Како поправити слепе мишеве против комараца Следеће: Израда самосталног генератора