Ang pagpapatupad ng mga P-channel MOSFET sa isang H-bridge circuit ay maaaring magmukhang madali at nakakaakit, subalit maaaring mangailangan ito ng ilang mahigpit na kalkulasyon at mga parameter para makamit ang isang pinakamainam na tugon.
Ang mga P-channel MOSFET ay karaniwang ipinatutupad para sa pag-load ng ON / OFF. Ang madaling paggamit ng mga pagpipilian sa P-channel sa mataas na bahagi ay nagbibigay-daan sa kanila na maging napaka maginhawa para sa mga application tulad ng Low-Voltage Drives (H-Bridge Networks) at hindi nakahiwalay na Point of Load (Buck Converterers) at sa mga application kung saan ang puwang ay isang kritikal na limitasyon.
Ang pangunahing benepisyo ng isang P-channel MOSFET ay ang matipid na diskarte sa pagmamaneho ng gate sa paligid ng posisyon ng switch sa mataas na bahagi at sa pangkalahatan ay tumutulong na gawing epektibo ang system.
Sa artikulong ito natutuklasan namin ang paggamit ng P-channel MOSFETs bilang isang mataas na switch sa gilid para sa mga aplikasyon ng H-Bridge
P-channel laban sa N-channel na Mga kalamangan at Kahinaan
Kailan ginamit sa isang mataas na application ng switch sa gilid ang pinagmulan ng boltahe ng isang N-channel MOSFET ay nangyayari na sa isang mas mataas na potensyal na patungkol sa lupa.
Samakatuwid, narito ang pagpapatakbo ng isang N-channel MOSFET na nangangailangan ng isang independiyenteng driver ng gate tulad ng isang bootstrapping circuit, o isang pag-aayos na kinasasangkutan ng isang yugto ng pulse transformer.
Ang mga drayber na ito ay humihiling ng isang hiwalay na mapagkukunan ng kuryente, habang ang pag-load ng transpormer ay maaaring paminsan-minsan ay dumaan sa mga hindi katugmang kalagayan.
Sa kabilang banda, maaaring hindi ito ang sitwasyon sa isang P-channel MOSFET. Madali mong mahimok ang isang P-channel na mataas na switch sa gilid gamit ang isang ordinaryong antas ng shifter circuit (boltahe na antas ng changer). Nakamit ang streamline na ito ng circuit at mabisang binabawasan ang lahat ng gastos sa pag-ikot.
Nasabi na, ang puntong isasaalang-alang dito ay maaaring napakahirap makamit ang magkaparehong RDS (sa)kahusayan para sa isang P-channel MOSFET sa kaibahan sa isang N-channel gamit ang katulad na dimensyon ng maliit na tilad.
Dahil sa ang katunayan na ang daloy ng mga carrier sa isang N-channel ay humigit-kumulang na 2 hanggang 3 beses na mas malaki kaysa sa isang P-channel, para sa eksaktong parehong RDS (sa)saklaw ang aparato ng P-channel ay kailangang 2 hanggang 3 beses na mas malaki ang laki kaysa sa katapat nitong N-channel.
Ang mas malaking sukat ng package, ay nagiging sanhi ng pagbawas ng thermal tolerance ng aparato ng P-channel at nagdaragdag din ng kasalukuyang mga pagtutukoy. Naaapektuhan din nito ang pabuong pagiging epektibo nito ayon sa proporsyonal dahil sa isang nadagdagang laki ng kaso.
Samakatuwid, sa isang mababang aplikasyon ng dalas kung saan ang pagkawala ng pagpapadaloy ay may posibilidad na maging mataas, ang isang P-channel MOSFET ay kailangang magkaroon ng isang RDS (sa)naaayon sa isang N-channel. Sa ganitong sitwasyon, ang P-channel MOSFET panloob na rehiyon ay dapat na mas malaki kaysa sa N-channel.
Bukod dito, sa mga aplikasyon ng mataas na dalas kung saan ang mga pagkalugi sa paglipat ay karaniwang mataas, ang isang P-channel MOSFET ay dapat magkaroon ng isang halaga ng mga singil sa gate na maihahambing sa isang N-channel.
Sa mga kasong tulad nito, ang isang sukat ng P-channel MOSFET ay maaaring kapantay ng N-channel ngunit may isang nabawasang kasalukuyang pagtutukoy kumpara sa isang alternatibong N-channel.
Samakatuwid, ang isang perpektong P-channel MOSFET ay kailangang maingat na pumili nang isinasaalang-alang ang wastong RDS (sa)at mga pagtutukoy ng singil sa gate.
Paano Pumili ng isang P-channel MOSFET para sa isang application
Mayroong maraming mga application ng paglipat kung saan ang isang P-channel MOSFET ay maaaring mabisang mailapat, halimbawa Low-Voltage Drives at hindi nakahiwalay na Point of Load.
Sa mga ganitong uri ng aplikasyon ang mga mahahalagang patnubay na namamahala sa pagpipilian ng MOSFET ay kadalasang aparato na ON-paglaban (RDS (sa)) at ang Gate Charge (QG). Ang alinman sa mga variable na ito ay nagreresulta sa pagiging higit na kahalagahan batay sa dalas ng paglipat sa application.
Para sa pag-apply sa mga network ng Low-Voltage Drive tulad ng full-bridge o B6-bridge (3-phase tulay) pagsasaayos ang mga N-channel MOSFET ay karaniwang ginagamit na may motor (Load) at isang supply ng DC.
Ang kompromisyong kadahilanan para sa mga positibong aspeto na ipinakita ng mga aparatong N-channel ay ang mas mataas na pagiging kumplikado sa disenyo ng driver ng gate.
Ang isang driver ng gate ng isang N-channel na mataas na switch sa gilid ay hinihingi ng circuit ng bootstrap na lumilikha ng boltahe ng gate na mas malaki kaysa sa boltahe ng suplay ng boltahe ng motor, o halili isang independiyenteng suplay ng kuryente upang buksan ito. Ang pagdaragdag ng pagiging kumplikado sa disenyo sa pangkalahatan ay humahantong sa mas malaking trabaho sa disenyo at mas mataas na lugar ng pagpupulong.
Ipinapakita ng Larawan sa ibaba ang pagkakaiba sa pagitan ng circuit na dinisenyo gamit ang komplementaryong P at N Channel MOSFETs at ang circuit na may 4 na N-channel MOSFET lamang.
Gumagamit lamang ng 4 na N-channel MOSFETS
Sa pag-aayos na ito, kung ang mataas na switch sa gilid ay binuo gamit ang isang P-channel MOSFET, pinadadali ng disenyo ng driver ang layout., Tulad ng ipinakita sa ibaba:
Paggamit ng P at N-channel MOSFETs
Ang pangangailangan para sa isang bootstrapped singilin ang bomba ay tinanggal para sa paglipat ng mataas na switch sa gilid. Dito maaari lamang itong direktang hinimok ng input signal at sa pamamagitan ng isang shifter sa antas (3V hanggang 5V converter, o 5V hanggang 12V converter stage).
Ang pagpili ng mga P-channel MOSFET para sa Mga Lumilipat na Aplikasyon
Karaniwan ang mga system ng low-voltage drive ay gumagana sa mga frequency ng paglipat sa saklaw na 10 hanggang 50kHz.
Sa mga saklaw na ito, halos lahat ng pagwawaldas ng kuryente ng MOSFET ay nangyayari sa pamamagitan ng pagkawala ng pagpapadaloy, dahil sa mataas na kasalukuyang pagtutukoy ng motor.
Samakatuwid, sa mga naturang network ang isang P-channel MOSFET na may naaangkop na RDS (sa)dapat mapili upang makamit ang pinakamabuting kalagayan na kahusayan.
Maaari itong maunawaan sa pamamagitan ng pagmumuni-muni ng isang paglalarawan ng isang 30W Low-Voltage Drive na pinamamahalaan gamit ang isang 12V na baterya.
Para sa isang mataas na gilid ng P-channel MOSFET maaari kaming magkaroon ng isang pares ng mga pagpipilian sa kamay - ang isa ay magkaroon ng isang katumbas na RDS (sa)maihahambing sa mababang bahagi ng N-channel at ang iba pa ay may maihahambing na singil sa gate.
Ipinapakita ng sumusunod na talahanayan sa ibaba ang mga sangkap na naaangkop para sa buong tulay na Mababang-Boltahe na Drive na may maihahambing na RDS (sa)at may magkaparehong singil sa gate tulad ng N-channel MOSFET sa mababang bahagi.
Ang talahanayan sa itaas na naglalarawan ng mga pagkalugi ng MOSFET sa loob ng partikular na aplikasyon ay nagpapakita na ang pangkalahatang pagkawala ng kuryente ay pinamamahalaan ng mga pagkawala ng pagpapadaloy tulad ng napatunayan sa sumusunod na chart ng pie.
Bilang karagdagan mukhang kung ang P-channel MOSFET ay ginustong pagkakaroon ng maihahambing na mga singil sa gate na tulad ng N-channel, ang mga pagkalugi sa paglipat ay magkapareho, ngunit ang pagkalugi sa pagpapadaloy ay maaaring labis na mataas.
Samakatuwid, para sa mababang aplikasyon ng paglipat na may mas mababang mga frequency ang mataas na gilid ng P-channel MOSFET ay dapat na madatorily magkaroon ng isang maihahambing R DS (sa) tulad ng sa mababang bahagi ng N-channel.
Hindi nakahiwalay na Point of Load (POL)
Ang hindi nakahiwalay na Point of Load ay isang topology ng converter tulad ng sa mga converter ng buck kung saan ang output ay hindi ihiwalay mula sa input, hindi katulad ng mga disenyo ng flyback kung saan ang mga yugto ng pag-input at output ay ganap na nakahiwalay.
Para sa nasabing Mababang kapangyarihan na hindi nakahiwalay na Point ng Mga Pag-load na may lakas na output na mas mababa sa 10W, nagtatanghal ng isa sa pinakadakilang mga paghihirap sa disenyo. Ang sukat ay dapat na hubad minimum habang pinapanatili ang isang kasiya-siyang antas ng kahusayan.
Ang isang tanyag na paraan upang bawasan ang laki ng converter ay ang paggamit ng N-channel mosfet bilang driver ng mataas na bahagi, at dagdagan ang dalas ng operating sa mas mataas na antas. Pinapayagan ng mas mabilis na paglipat ang paggamit ng isang mas sukat na sukat na inductor.
Ang mga Schottky diode ay madalas na ipinatupad para sa magkasabay na pagwawasto sa mga ganitong uri ng mga circuit ngunit ang mga MOSFET sa halip ay walang alinlangan ay isang mas mahusay na pagpipilian dahil ang pagbaba ng boltahe para sa MOSFETs ay kadalasang mas mababa kaysa sa isang diode.
Ang isa pang diskarte sa pag-save ng puwang ay upang mapalitan ang mataas na bahagi ng N-channel MOSFET na may isang P-channel.
Tinatanggal ng pamamaraang P-channel ang kumplikadong pandagdag na circuitry upang himukin ang gate, na kinakailangan para sa isang N-channel MOSFET sa mataas na bahagi.
Ang diagram sa ibaba ay nagpapakita ng pangunahing disenyo ng isang buck converter na mayroong isang P-channel MOSFET na ipinatupad sa mataas na panig.
Karaniwan ang mga dalas ng paglipat sa mga hindi nakahiwalay na Point ng Mga aplikasyon ng pag-load ay malamang na malapit sa 500kHz, o kahit na sa mga oras na mas mataas hanggang sa 2MHz.
Sumasalungat sa mas naunang mga konsepto ng disenyo, ang pangunahing pagkawala sa mga naturang dalas ay lumalabas na mga pagkalugi sa paglipat.
Ang figure sa ibaba ay nagpapahiwatig ng pagkawala mula sa isang MOSFET sa isang 3 wat na di-nakahiwalay na Point of Load application na tumatakbo sa isang switching frequency ng 1MHz.
Sa gayon ipinapakita nito ang antas ng pagsingil sa gate na dapat tukuyin sa isang P-channel kapag napili ito para sa isang mataas na aplikasyon sa gilid, na patungkol sa isang mataas na bahagi ng aparato na N-channel.
Konklusyon
Ang paglalapat ng isang P-channel MOSFET ay walang alinlangan na magbibigay sa iyo ng mga kalamangan ng taga-disenyo sa mga tuntunin ng hindi gaanong kumplikado, mas maaasahan at isang pinahusay na pagsasaayos.
Sinabi iyon para sa isang naibigay na aplikasyon, ang kompromiso sa pagitan ng RDS (sa)at QGdapat seryosong suriin habang pumipili ng isang P-channel MOSFET. Ito ay upang matiyak na ang p-channel ay nag-aalok ng isang pinakamainam na pagganap tulad ng variant n-channel nito.
Kagandahang-loob: Infineon
Nakaraan: Paano Mag-ayos ng Mga Bats ng Mosquito Swatter Susunod: Paggawa ng isang Generator na Pinapagana ng Sarili
