पी-चैनल MOSFET उच्च पक्ष स्विच

Question

मैं एक पी-चैनल MOSFET हाई साइड स्विच के बिजली अपव्यय को कम करने की कोशिश कर रहा हूं। तो मेरा सवाल है:

• क्या कोई ऐसा तरीका है जिसमें इस सर्किट को संशोधित किया जा सकता है ताकि पी-चैनल MOSFET हमेशा "पूरी तरह से चालू" (ट्रायोड / ओमिक मोड) हो चाहे कोई भी भार क्यों न हो?

संपादित करें 1 : कृपया / बंद तंत्र को अनदेखा करें। प्रश्न किसी भी तरह से एक ही रहता है: मैं हमेशा V (sd) को सबसे छोटा संभव कैसे बना सकता हूं (P-MOSFET पूरी तरह से / ओमिक मोड पर), लोड से स्वतंत्र ताकि MOSFET का बिजली अपव्यय न्यूनतम हो।

संपादन 2: स्विच किया गया संकेत एक डीसी संकेत है। मूल रूप से सर्किट एक स्विच बटन को बदलता है।

संपादन 3: वोल्टेज 30V स्विच किया गया, अधिकतम वर्तमान 5A स्विच किया गया।

Comments

"हमेशा" बहुत अधिक पूछ रहा है, स्विचिंग के दौरान हमेशा (!) ट्रेंसेटरी राज्य होंगे। आपका ट्रांजिस्टर जल्दी से चालू कर देगा, लेकिन R1 धीमी गति से बंद हो जाएगा। दोनों पक्षों को बेहतर तरीके से सक्रिय करें। वहाँ की तरह, इस कार्य के लिए विशेष चिप्स हैं इन

— Wouter वैन Ooijen

@ राउटरवनओइजेन हां। तुम सही हो। लेकिन कृपया / बंद तंत्र पर ध्यान न दें। स्विचिंग आवृत्ति बेहद कम होगी :)। एक बार चालू होने के बाद, सर्किट उस स्थिति में कुछ समय के लिए रुकेगा, इससे पहले कि वह बंद हो जाए। मूल रूप से यह एक स्विच बटन की जगह लेगा। संभवतः चिप का उपयोग करना अधिक आसान होगा, लेकिन मैं इस तरह से बहुत कुछ नहीं सीखूंगा :)।

— बुज़ैई एंड्रास

यह नहीं लगता कि आपका Vds लोड पर निर्भर है।

— सिज़्मोन Bonczkowski

वोल्टेज स्विच किया =? वर्तमान स्विच किया गया अधिकतम =

— रसेल मैकमोहन

अधिकांश FET के लिए 30 V Vgs बहुत अधिक है। आर 1 के साथ वोल्टेज विभक्त बनाने के लिए कलेक्टर के साथ श्रृंखला में एक रोकनेवाला रखने पर विचार करें।

— स्टीवनव सिप

Answer 1

वोल्टेज के स्विचिंग और अधिकतम करंट की जानकारी होने से उपलब्ध उत्तर गुणवत्ता में काफी सुधार होगा।

नीचे दिए गए MOSFETS उन उपकरणों के उदाहरण देते हैं जो आपकी वोल्टेज कम (10-20V) जरूरत से ज्यादा धाराओं में मिलते हैं जो कि आप ज्यादातर मामलों में स्विच कर रहे हैं।

मूल सर्किट को संशोधित करने की आवश्यकता नहीं है - इसका उपयोग एक उपयुक्त FET के साथ - नीचे के रूप में करें।

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मोड पर स्थिर स्थिति में "समस्या" को आसानी से संबोधित किया जाता है।

• किसी दिए गए गेट ड्राइव वोल्टेज पर एक दिए गए MOSFET को प्रतिरोध पर अच्छी तरह से परिभाषित किया जाएगा। यह प्रतिरोध तापमान के साथ बदलेगा, लेकिन आमतौर पर 2: 1 से कम होगा।

• किसी दिए गए MOSFET के लिए आप आमतौर पर गेट ड्राइव वोल्टेज को बढ़ाकर प्रतिरोध पर कमी कर सकते हैं, MOSFET की अधिकतम अनुमति तक।

• दिए गए लोड करंट और गेट ड्राइव वोल्टेज के लिए आप राज्य प्रतिरोध पर सबसे कम एमओएसएफईटी चुन सकते हैं जो आप खर्च कर सकते हैं।

• आप उचित लागत पर 10A कहने के लिए 5 से 50 मिलीमीटर रेंज में Rdson के साथ MOSFETS प्राप्त कर सकते हैं। आप बढ़ती लागत पर 50A कहने के लिए समान प्राप्त कर सकते हैं।

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उदाहरण:

अच्छी जानकारी के अभाव में मैं कुछ धारणाएँ बनाऊँगा। वास्तविक डेटा प्रदान करके इनमें सुधार किया जा सकता है।

मान लीजिए 12V को 10A पर स्विच किया जाएगा। पॉवर = वी x I = 120 वाट्स।
50 मिलीमीटर के एक गर्म रोशन के साथ MOSFET में बिजली अपव्यय I ^ 2 x R = 10 ^ 2 x 0.05 = 5 वाट्स = 5/120 या भार शक्ति का लगभग 4% होगा।
आपको लगभग किसी भी पैकेज पर हीटसिंक की आवश्यकता होगी।
5 मिलीओम्स पर Rdson गर्म अपव्यय 0.5 वाट होगा। और भार शक्ति का 0.4%।
अभी भी हवा में एक TO220 उस ओके को हैंडल करेगा।
न्यूनतम पीसीबी तांबे के साथ एक DPak / TO252 SMD उस ओके को हैंडल करेगा।

SMD MOSFET के एक उदाहरण के रूप में जो अच्छी तरह से काम करेगा।
2.6 मिलीसेन्स रोन्स सबसे अच्छा मामला। व्यवहार में 5 मिली के बारे में कहें। 30V, 60A रेटेड। मात्रा में $ 1। शायद 1 में कुछ $। आप कभी भी 60A का उपयोग नहीं करेंगे - यह एक पैकेज सीमा है।
10A पर कि 500 ​​mW अपव्यय है, ऊपर के रूप में।
थर्मल डेटा थोड़ा अनिश्चित है, लेकिन यह 1 "x 1" FR4 PCB स्थिर स्थिति पर परिवेश के लिए 54 C / Watt जंक्शन की तरह लगता है।
तो लगभग 0.5W x 54 C / W = 27C वृद्धि। 30 सी कहो। एक बाड़े में आपको शायद 70-80 डिग्री का जंक्शन तापमान मिलेगा। यहां तक ​​कि मिडसमर में डेथ वैली में यह ठीक होना चाहिए। [चेतावनी: मध्य गर्मियों में Zabriski प्वाइंट पर शौचालय पर दरवाजा बंद मत करो !!!!] [भले ही आप एक महिला हो! नरक '

डेटापत्रक SO8 थर्मल मुद्दों पर बहुत बढ़िया कागज - AN821 डेटापत्रक के साथ जोड़ दिया

$ 1.77 / 1 के लिए आपको एक अच्छा TO263 / DPak डिवाइस मिलता है।
यहाँ के माध्यम से डेटशीट में एक मिनी एनडीए शामिल है! एनडीए द्वारा सीमित - इसे स्वयं पढ़ें।
30v, 90A, 62 K / W न्यूनतम तांबे के साथ और 40 k / W एक कानाफूसी के साथ। इस प्रकार के एप्लिकेशन में यह एक भयानक MOSFET है।
5 मिलीमीटर के तहत 10 के कई एम्पों में प्राप्त किया जा सकता है। यदि आप वास्तविक डाई का उपयोग कर सकते हैं तो आप संभवतः स्टार्टर मोटर स्विच (ग्राफ़ पर 360 ए पर ग्राफ) के साथ एक छोटी कार शुरू कर सकते हैं, लेकिन बॉन्डवायर 90 ए पर रेट किए गए हैं। यानी MOSFET बहुत अंदर पैकेज क्षमता से अधिक है।
30A शक्ति कहने पर = I ^ 2 x R = 30 ^ 2 x 0.003 = 2.7W।
0.003 ओम डेटा शीट को देखने के बाद उचित लगता है।

Comments

बहुत दुख की बात है। 43210

— रसेल मैकमोहन

बहुत दुखद क्या है?

— बुज़ैई आंद्रा

@BuzaiAndras - अब अप्रासंगिक - किसी ने इलेक्ट्रॉनिक्स के बारे में इतना कम कहा कि उन्होंने इस जवाब को "उपयोगी नहीं" कहा।

— रसेल मैकमोहन

क्या दो उत्तरों को स्वीकार करने का कोई तरीका है? मुझे दोनों उत्तर बहुत उपयोगी लगे और मैं उन दोनों को स्वीकार करना चाहूंगा।

— बूजई आंद्रास

Answer 2

आरडीएस को कम से कम रखने के लिए लोड मुख्य मुद्दा नहीं है, यह वह वीजीएस है जिस पर आपको ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता है।
पीएमओएस के लिए गेट वोल्टेज कम, कम आरडीएस (जैसा कि रसेल बताते हैं, उच्च निरपेक्ष वीजीएस)। इसका मतलब है कि इस मामले में इनपुट सिग्नल निम्नतम बिंदु उच्चतम आरडीएस का कारण होगा (यदि यह एसी सिग्नल है)

तो 4 विकल्प हैं जो दिमाग में आते हैं:

1. गेट वोल्टेज को कम करें (निरपेक्ष वीजीएस को बढ़ाएं) जितना संभव हो सके (कोर्स के चश्मे के भीतर रहते हुए)

2. संकेत के डीसी स्तर को बढ़ाएं (या पीके-पीके स्विंग को कम करें)

3. 4-लीड वाले MOSFET का उपयोग करें (ताकि आप स्रोत से अलग सब्सट्रेट को बायस कर सकें) इसलिए सिग्नल वोल्टेज आरडीएस को प्रभावित नहीं करता है।

4. स्पष्ट है कि उपरोक्त सभी के साथ जाता है - बहुत कम Vth / Rds के साथ एक MOSFET का उपयोग करें

5. यदि यह एक विकल्प है, तो समानांतर में एक दूसरे MOSFET का उपयोग करने से कुल प्रतिरोध आधे से कम हो जाएगा, इसलिए बिजली अपव्यय को आधा किया जाता है। इसका मतलब है कि प्रत्येक व्यक्ति MOSFET का बिजली अपव्यय एक MOSFET संस्करण का 0.25 है। यह मानता है कि आदर्श आरडीएस मिलान (MOSFETs में सकारात्मक टेम्पो है और एक ही बैच से घटक बहुत करीब होंगे इसलिए यह करीब होगा) इससे एक बड़ा अंतर होगा, इसलिए अतिरिक्त स्थान / लागत के लायक हो सकता है।

यह दिखाने के लिए कि इनपुट संकेत के साथ आरडीएस कैसे बदलता है, इस सर्किट पर एक नज़र है:

सिमुलेशन:

ग्रीन ट्रेस इनपुट सिग्नल है, और ब्लू ट्रेस MOSFET Rds है। हम इनपुट सिग्नल वोल्टेज ड्रॉप्स के रूप में देख सकते हैं, आरडीएस बढ़ जाता है - ~ 1 वी के वीजीएस के नीचे बहुत तेजी से (इस एमओएसएफईटी के लिए थ्रेशोल्ड वोल्टेज शायद इस स्तर के आसपास है)
ध्यान दें कि वोल्टेज केवल एमओएसएफईटी मोड़ की शुरुआत में एक छोटे से रास्ते को खोदता है- बंद; यह बहुत जल्दी होता है, यहां तक ​​कि कुछ अन्य मिलिवल्स काफी अधिक आरडीएस का उत्पादन करेंगे।

इस सिमुलेशन से पता चलता है कि जब MOSFET पूरी तरह से चालू होता है, तो लोड पर बहुत कम प्रभाव होना चाहिए:

एक्स अक्ष लोड प्रतिरोध (R_load) है और नीला ट्रेस MOSFET Rds है जो 1Ω से 10 loadΩ load रेंज तक है। हम देख सकते हैं कि आरडीएस 1 मी see से कम बदलता है (मुझे संदेह है कि तेज बदलाव सिर्फ स्पाइस हैं, लेकिन औसत मूल्य यथोचित विश्वसनीय होना चाहिए) गेट वोल्टेज 0V था और इनपुट वोल्टेज 3VDC था।

Comments

जब ओली कहता है "गेट वोल्टेज कम" वह इसका मतलब है कि इसे और अधिक नकारात्मक बनाने के लिए। यानी जहां तक ​​वीजीएस के परिमाण का सवाल है, यह बढ़ गया है।

— रसेल मैकमोहन

धन्यवाद रसेल, मैंने इसे (उम्मीद) थोड़ा स्पष्ट करने के लिए संपादित किया।

— ओली ग्लेसर