Väljatransistoride parameetrid: mis on kirjas andmelehel
Toiteinverterid ja paljud teised elektroonikaseadmed saavad tänapäeval harva hakkama ilma võimsate MOSFETide (väljaefekt) kasutamiseta või IGBT transistorid… See kehtib nii kõrgsagedusmuundurite, nagu keevitusinverterite, kui ka erinevate koduprojektide kohta, mille skeemid on Internetis täis.
Praegu toodetavate võimsuspooljuhtide parameetrid võimaldavad kuni 1000-voldise pinge juures lülitada kümneid ja sadu ampreid. Nende komponentide valik kaasaegsel elektroonikaturul on üsna lai ning vajalike parameetritega väljatransistori valimine pole tänapäeval sugugi probleem, sest iga endast lugupidav tootja saadab väljatransistori konkreetse mudeliga kaasas. tehniline dokumentatsioon, mille leiate alati nii tootja ametlikult veebisaidilt kui ka ametlikelt edasimüüjatelt.
Enne selle või selle seadme kavandamist, kasutades kindlaksmääratud toiteallika komponente, peaksite alati teadma, millega täpselt tegemist, eriti konkreetse väljatransistori valimisel.Selleks pöörduvad nad teabelehtede poole. Andmeleht on elektroonikakomponentide tootja ametlik dokument, mis sisaldab kirjeldusi, parameetreid, toote omadusi, tüüpilisi diagramme ja muud.
Vaatame, millised parameetrid tootja andmelehel märgib, mida need tähendavad ja milleks need on. Vaatame IRFP460LC FET-i näidisandmelehte. See on üsna populaarne HEXFET-võimsustransistor.
HEXFET tähendab sellist kristallstruktuuri, kus tuhanded paralleelselt ühendatud kuusnurksed MOSFET-rakud on organiseeritud üheks kristalliks. See lahendus võimaldas oluliselt vähendada avatud kanali Rds (sees) takistust ja võimaldas suuri voolusid ümber lülitada. Liigume aga otse rahvusvahelise alaldi (IR) IRFP460LC andmelehel loetletud parameetrite ülevaatamise juurde.
Vaata Joon_IRFP460LC
Dokumendi alguses esitatakse transistori skemaatiline pilt, selle elektroodide tähistused: G-värav (värav), D-äravool (äravool), S-allikas (allikas) ja ka selle peamine parameetrid on näidatud ja eristatavad omadused on loetletud. Sel juhul näeme, et see N-kanaliga FET on mõeldud maksimaalsele pingele 500 V, selle avatud kanali takistus on 0,27 oomi ja piirav vool 20 A. Vähendatud paiselaeng võimaldab seda komponenti kasutada kõrgel pingel. sagedusahelad madalate energiakuludega lülitusjuhtimiseks. Allpool on tabel (joonis 1) erinevate parameetrite maksimaalsete lubatud väärtustega erinevates režiimides.
-
Id @ Tc = 25 °C; Pidev äravooluvool Vgs @ 10 V – maksimaalne pidev pidev äravooluvool FET-i kehatemperatuuril 25 °C on 20 A. Paisuallika pingel 10 V.
-
Id @ Tc = 100 °C; Pidev äravooluvool Vgs @ 10 V — maksimaalne pidev pidev äravooluvool FET-i kehatemperatuuril 100 °C on 12 A. Paisuallika pingel 10 V.
-
Idm @ Tc = 25 °C; Impulss äravoolu vool – maksimaalne impulss, lühiajaline äravooluvool FET-i kehatemperatuuril 25 °C on 80 A. Vastavalt vastuvõetavale ühendustemperatuurile. Joonis 11 (joonis 11) annab selgitusi asjakohaste seoste kohta.
-
Pd @ Tc = 25 °C võimsuse hajumine – transistori korpuse maksimaalne hajutatud võimsus korpuse temperatuuril 25 °C on 280 W.
-
Lineaarne alandustegur – iga 1°C temperatuuritõusu korral suureneb võimsuse hajumine veel 2,2 vatti.
-
Vgs-värava allika pinge – maksimaalne paisu-allika pinge ei tohiks olla kõrgem kui +30 V ega alla -30 V.
-
Eas Single Pulse Avalanche Energy — Ühe impulsi maksimaalne energia kanalisatsioonis on 960 mJ. Seletus on toodud joonisel fig. 12 (joonis 12).
-
Iar Avalanche Current — maksimaalne katkestusvool on 20 A.
-
Kõrva korduva laviini energia – korduvate impulsside maksimaalne energia kanalisatsioonis ei tohi ületada 28 mJ (iga impulsi kohta).
-
dv / dt tippdioodi taastamine dv / dt — äravoolupinge maksimaalne tõusukiirus on 3,5 V / ns.
-
Tj, Tstg Ristmiku töö- ja ladustamistemperatuuri vahemik — Ohutu temperatuurivahemik -55 °C kuni + 150 °C.
-
Jootmistemperatuur 10 sekundit - maksimaalne jootmistemperatuur on 300 ° C ja korpusest vähemalt 1,6 mm kaugusel.
-
Kinnitusmoment, 6-32 või M3 kruvi – maksimaalne korpuse kinnitusmoment ei tohi ületada 1,1 Nm.
Allpool on temperatuuritaluvuste tabel (joonis 2.). Need parameetrid on vajalikud sobiva radiaatori valimisel.
-
Rjc ühendus korpusega (kristallkorpus) 0,45 ° C / W.
-
Rcs Kere kuni valamuni, tasane, määritud pind 0,24 °C / W
-
Rja Junction-to-Ambient oleneb jahutusradiaatorist ja ümbritsevatest tingimustest.
Järgmine tabel sisaldab kõiki vajalikke FET-i elektrilisi omadusi stantsi temperatuuril 25 °C (vt joonis 3).
-
V (br) dss Allikas-allikas väljundpinge – allikatevaheline pinge, mille juures rike tekib, on 500 V.
-
ΔV (br) dss / ΔTj Läbilöögipinge temperatuur. Koefitsient - temperatuuritegur, läbilöögipinge, antud juhul 0,59 V / ° C.
-
Rds (sees) Staatiline takistus allika ja allika vahel - takistus allika ja avatud kanali allika vahel temperatuuril 25 ° C, antud juhul on see 0,27 oomi. Oleneb temperatuurist, aga sellest hiljem.
-
Vgs (th) Gres Threshold Voltage — lävipinge transistori sisselülitamiseks. Kui paisuallika pinge on väiksem (antud juhul 2–4 V), jääb transistor suletuks.
-
gfs Forward Conductance — ülekandekarakteristiku kalle, mis võrdub äravooluvoolu muutuse ja paisupinge muutuse suhtega. Sel juhul mõõdetakse seda äravooluallika pingel 50 V ja äravooluvoolul 20 A. Mõõdetud amprites / voltides või Siemensis.
-
Idss Allikas-allikas lekkevool-äravooluvool sõltub allika-allika pingest ja temperatuurist. Mõõdetud mikroamprites.
-
Igss-väravast allikani suunatud lekkevool ja väravast allikani vastupidine lekkevärav lekkevool. Seda mõõdetakse nanoamprites.
-
Qg Total Gate Charge — laeng, millest tuleb transistori avamiseks väravale teatada.
-
Qgs Gate-to-Source Charge-gate-to-Source võimsustasu.
-
Qgd Gate-to-Drain ("Miller") Laadimisele vastav väravast äravooluni (Milleri mahtuvus)
Sel juhul mõõdeti neid parameetreid allika-allika pingel 400 V ja äravooluvoolul 20 A. Näidatud on nende mõõtmiste diagramm ja graafik.
-
td (on) Turn -On Delay Time – aeg transistori avamiseks.
-
tr Rise Time — avanemisimpulsi tõusuaeg (tõususerv).
-
td (väljas) Turn -Off Delay Time – aeg transistori sulgemiseks.
-
tf Fall Time — impulsi langemise aeg (transistori sulgumine, langev serv).
Sel juhul tehakse mõõtmised toitepingel 250 V, äravooluvooluga 20 A, paisuahela takistusega 4,3 oomi ja äravooluahela takistusega 20 oomi. Skeemid ja graafikud on näidatud joonistel 10a ja 10b.
-
Ld Internal drain inductance — äravoolu induktiivsus.
-
Ls Internal source inductance — allika induktiivsus.
Need parameetrid sõltuvad transistori korpuse versioonist. Need on draiveri projekteerimisel olulised, kuna on otseselt seotud võtme ajastusparameetritega, see on eriti oluline kõrgsageduslike ahelate väljatöötamisel.
-
Ciss Sisendmahtuvus-sisendmahtuvus, mis on moodustatud tavapärastest paisuallika ja paisu äravoolu parasiitkondensaatoritest.
-
Coss väljundmahtuvus on väljundmahtuvus, mille moodustavad tavalised allikast allikasse ja allikast äravoolu parasiitkondensaatorid.
-
Crss Reverse Transfer Capacitance — paisu äravoolu mahtuvus (Milleri mahtuvus).
Need mõõtmised viidi läbi sagedusel 1 MHz, allika-allika pingega 25 V. Joonisel 5 on näidatud nende parameetrite sõltuvus allikatevahelisest pingest.
Järgmises tabelis (vt joonis 4) kirjeldatakse integreeritud sisemise väljatransistori dioodi omadusi, mis tavaliselt paiknevad allika ja äravoolu vahel.
-
Is Continuous Source Current (Kehadiood) — dioodi maksimaalne pidev allikavool.
-
Ism Impulssallika vool (kehadiood) — maksimaalne lubatud impulssvool läbi dioodi.
-
Vsd-dioodi päripinge — edasisuunas dioodi pingelangus temperatuuril 25 °C ja tühjendusvoolul 20 A, kui värav on 0 V.
-
trr Reverse Recovery Time — dioodi tagurpidi taastamise aeg.
-
QRr Reverse Recovery Charge — dioodi taastamise tasu.
-
tonn Forward Turn-On Time – dioodi sisselülitumisaeg on peamiselt tingitud äravoolust ja allika induktiivsusest.
Edasi on andmelehel toodud graafikud antud parameetrite sõltuvuse kohta temperatuurist, voolust, pingest ja nende vahel (joon. 5).
Tühjendusvoolu piirid on antud sõltuvalt äravooluallika pingest ja paisuallika pingest impulsi kestusega 20 μs. Esimene näitaja on temperatuuri jaoks 25 ° C, teine on 150 ° C. Temperatuuri mõju kanali avanemise juhitavusele on ilmne.
Joonis 6 näitab graafiliselt selle FET-i ülekandekarakteristikut. Ilmselgelt, mida lähemal on paisuallika pinge 10 V-le, seda paremini transistor sisse lülitub. Siin on ka temperatuuri mõju üsna selgelt nähtav.
Joonisel 7 on näidatud avatud kanali takistuse sõltuvus temperatuurist 20 A äravooluvoolu korral. Ilmselgelt suureneb temperatuuri tõustes ka kanali takistus.
Joonis 8 näitab parasiitmahtuvuse väärtuste sõltuvust rakendatud allika-allika pingest. On näha, et isegi pärast seda, kui allika-äravoolu pinge ületab 20 V läve, ei muutu mahtuvused oluliselt.
Joonisel 9 on näidatud sisemise dioodi päripinge languse sõltuvus äravoolu voolu suurusest ja temperatuurist. Joonisel 8 on kujutatud transistori ohutu tööpiirkond funktsioonina sisselülitusaja pikkusest, äravoolu voolu suurusest ja äravooluallika pingest.
Joonisel 11 on näidatud maksimaalne äravooluvool korpuse temperatuuri suhtes.
Joonistel a ja b on kujutatud mõõteahelat ja graafikut, mis näitab transistori avanemise ajastusskeemi paisu pinge suurendamise protsessis ja paisu mahtuvuse nullini tühjenemise protsessis.
Joonisel 12 on toodud graafikud transistori (kristallkeha) keskmise soojuskarakteristiku sõltuvusest impulsi kestusest sõltuvalt töötsüklist.
Joonistel a ja b on näidatud mõõtmise seadistus ja graafik impulsi transistori hävitava mõju kohta, kui induktiivpool on avatud.
Joonisel 14 on näidatud impulsi suurima lubatud energia sõltuvus katkestusvoolu väärtusest ja temperatuurist.
Joonistel a ja b on kujutatud paisu laengu mõõtmiste graafik ja diagramm.
Joonisel 16 on kujutatud transistori sisemise dioodi tüüpiliste transientide mõõtmise seadistus ja graafik.
Viimasel joonisel on näha IRFP460LC transistori korpus, selle mõõtmed, tihvtide vaheline kaugus, nende nummerdamine: 1-värav, 2-drain, 3-ida.
Seega saab iga arendaja pärast andmelehe lugemist valida projekteeritud või remonditud võimsusmuundurile sobiva võimsuse või vähe, väljaefekti või IGBT transistori, olgu see siis keevitusinverter, sagedustöötaja või muu toitelülitusmuundur.
Teades väljatransistori parameetreid, saate asjatundlikult välja töötada draiveri, konfigureerida kontrollerit, teha soojusarvutusi ja valida sobiva jahutusradiaatori, ilma et peaksite liiga palju installima.