P-Channel MOSFET високий бічний вимикач

Я намагаюся зменшити розсіювання потужності високого бічного вимикача P-Channel MOSFET. Отже, моє питання:

• чи є спосіб, за допомогою якого цю схему можна модифікувати так, щоб P-канал MOSFET завжди був "повністю включений" (тріод / омічний режим) незалежно від того, яке навантаження?

Редагувати 1 : Проігноруйте механізм увімкнення / вимкнення. Питання якось залишається тим самим: як я можу завжди тримати V (sd) найменший можливий (P-MOSFET повністю включений / омічний режим), незалежно від навантаження, щоб розсіювання потужності MOSFET було мінімальним.

Редагувати 2: Переключений сигнал - це сигнал постійного струму. В основному схема замінює кнопку перемикання.

Редагувати 3: Напруга з комутацією напруги 30В, макс.

Знаючи напругу, що перемикається, та максимум струму значно покращить доступну якість відповідей.

Нижче наведено приклади пристроїв, які б відповідали вашим потребам при низькій напрузі (скажімо, 10-20 В) при струмах, вищих, ніж у більшості випадків.

Основну схему не потрібно змінювати - використовуйте її, як і у відповідних FET - як показано нижче.

У стаціонарному режимі в режимі легко вирішується "проблема".

• Даний MOSFET буде добре визначати опір при заданій напрузі приводу воріт. Цей опір змінюватиметься з температурою, але зазвичай менше ніж 2: 1.

• Для даного MOSFET зазвичай можна зменшити опір, збільшуючи напругу приводу затвора, до максимально допустимого для MOSFET.

• Для заданого струму навантаження та напруги приводу затвора ви можете вибрати MOSFET з найменшим опором стану, який ви можете собі дозволити.

• Ви можете отримати MOSFETS з Rdson в діапазоні від 5 до 50 мільйонів при струмах до 10A за розумною ціною. Ви можете отримати аналогічну вартість, скажімо, 50A при збільшенні вартості.

Приклади:

За відсутності доброї інформації я зроблю деякі припущення. Їх можна покращити, надаючи фактичні дані.

Припустимо, що 12V перемикається на 10A. Потужність = V x I = 120 Вт.
При гарячому Rdson, що становить 50 мільйонів, розсіювання потужності в MOSFET становитиме I ^ 2 x R = 10 ^ 2 x 0,05 = 5 Вт = 5/120 або близько 4% потужності навантаження.
Вам знадобиться радіатор майже на будь-якому пакеті.
При 5-мільйонних частках гаряча дисипація Рдсона складе 0,5 Вт. і 0,4% потужності навантаження.
TO220 в нерухомому повітрі обробляв би це нормально.
DPK / TO252 SMD з мінімальною PCB міддю впорається з цим.

Як приклад SMD MOSFET, який би працював добре.
2,6 мільйона Rdson кращий випадок. Скажіть на практиці близько 5 мільйонів. 30В, 60А. $ 1 в обсязі. Напевно, кілька доларів за 1 рік. Ви б ніколи не використовували 60A - це обмеження на пакет.
При 10А це розсіювання 500 мВт, як зазначено вище.
Теплові дані трохи невизначені, але це звучить як з'єднання 54 C / Втт до навколишнього середовища в стаціонарному стані PCB 1 "x 1" FR4.
Значить, приблизно 0,5 Вт x 54 С / В = 27С підйом. Скажіть 30С. У корпусі ви отримаєте температуру стику, можливо, 70-80 градусів. Навіть у Долині смерті у літній час повинно бути гаразд. [Попередження: НЕ зачиняйте двері в туалеті в точці Забріскі в середині літа !!!!] [Навіть якщо ви жінка і пекло "

Технічний паспорт AN821 додається до специфікації - Відмінний документ по so8 тепловим питань

За $ 1,77 / 1 ви отримуєте досить приємний пристрій TO263 / DPak.
Таблиця даних тут включає міні-NDA! Обмежений NDA - читайте самі.
30В, 90А, 62 К / Вт з мінімальним вмістом міді та 40 к / Вт із шепітом. Це дивовижний MOSFET в цьому типі додатків.
Менш ніж 5 мільйонів досягається на багатьох 10 ампер. Якщо ви могли отримати доступ до фактичного штампу, ви могли б запустити невелику машину з цим, як перемикач двигуна стартера (специфікація до 360A на графіках), А ось облігації проводяться на рівні 90А. тобто MOSFET всередині значно перевищує можливості пакету.
Скажімо, 30A потужність = I ^ 2 x R = 30 ^ 2 x 0,003 = 2,7 Вт.
0,003 Ом здається справедливим після перегляду аркуша даних.

Навантаження не є головним питанням для збереження Rds як можна нижчим, це Vgs, на якому потрібно зосередитися.
Для PMOS нижча напруга на затворі, нижча Rds (як вказує Рассел, вища абсолютна Vgs). Це означає, що в цьому випадку найнижча точка вхідних сигналів викликає найвищі Rds (якщо це сигнал змінного струму)

Отже, вам приходять у голову 4 варіанти:

1. Знизіть напругу на затворі (збільшуйте абсолютний Vgs) якомога більше (поки залишаєтесь в специфікаціях, звичайно)

2. Підвищити рівень постійного струму сигналу (або зменшити розмах pk-pk)

3. Використовуйте 4-провідний MOSFET (щоб ви могли змістити підкладку окремо від джерела), щоб напруга сигналу не впливала на Rds.

4. Очевидний, що стосується всього вищесказаного - використовуйте MOSFET з дуже низьким Vth / Rds

5. Якщо це варіант, використання другого MOSFET паралельно зменшить загальний опір удвічі, тому розсіювання потужності вдвічі зменшиться. Це означає, що розсіювання потужності кожного окремого MOSFET становить 0,25 однієї версії MOSFET. Це передбачає ідеальну відповідність RDS (MOSFET мають позитивний темпко, а компоненти з тієї ж партії будуть досить близькими, тому вони будуть близькими).

Щоб показати, як Rds змінюється залежно від вхідного сигналу, подивіться на цю схему:

Моделювання:

Зелений слід - вхідний сигнал, а синій - MOSFET Rds. Ми можемо бачити, як напруга вхідного сигналу падає, Rds піднімається - дуже різко нижче Vgs на ~ 1 В (порогова напруга для цього MOSFET, мабуть, приблизно на цьому рівні)
Зауважте, що напруга лише незначним чином занурюється на початок повороту MOSFET- вимкнено; це відбувається дуже швидко, навіть ще кілька мілівольт виробили б значно більший RDS.

Це моделювання показує, що при повному включенні MOSFET навантаження має мати дуже малий ефект:

Вісь X - це опір навантаження (R_load), а синій слід - MOSFET Rds за діапазон від 1 Ом до 10 кОм. Ми можемо бачити, що Rds змінюється менше ніж на 1 мОм (я підозрюю, що різкі переходи просто СПІС, але середнє значення повинно бути досить надійним) Напруга на затворі становило 0 В, а напруга на вході - 3 В постійного струму.