MOSFET প্যাকেজ সুইচিং টিউব নির্বাচন এবং সার্কিট ডায়াগ্রাম

প্রথম ধাপ হল একটি নির্বাচন করাMOSFETs, যা দুটি প্রধান ধরনের আসে: এন-চ্যানেল এবং পি-চ্যানেল। পাওয়ার সিস্টেমে, এমওএসএফইটিগুলিকে বৈদ্যুতিক সুইচ হিসাবে ভাবা যেতে পারে। যখন একটি এন-চ্যানেল MOSFET এর গেট এবং উত্সের মধ্যে একটি ধনাত্মক ভোল্টেজ যোগ করা হয়, তখন এর সুইচটি সঞ্চালিত হয়। সঞ্চালনের সময়, কারেন্ট সুইচের মাধ্যমে ড্রেন থেকে উৎসে প্রবাহিত হতে পারে। ড্রেন এবং উৎসের মধ্যে একটি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ রয়েছে যাকে অন-রেজিস্ট্যান্স RDS(ON) বলা হয়। এটা অবশ্যই স্পষ্ট যে একটি MOSFET এর গেট একটি উচ্চ প্রতিবন্ধক টার্মিনাল, তাই একটি ভোল্টেজ সবসময় গেটে যোগ করা হয়। এটি হল গ্রাউন্ডের প্রতিরোধের যে গেটটি পরে উপস্থাপিত সার্কিট ডায়াগ্রামে সংযুক্ত। যদি গেটটি ঝুলন্ত অবস্থায় থাকে, তাহলে ডিভাইসটি ডিজাইন অনুযায়ী কাজ করবে না এবং অপ্রয়োজনীয় মুহুর্তে চালু বা বন্ধ হতে পারে, যার ফলে সিস্টেমে সম্ভাব্য শক্তি ক্ষয় হতে পারে। যখন উৎস এবং গেটের মধ্যে ভোল্টেজ শূন্য হয়, তখন সুইচটি বন্ধ হয়ে যায় এবং যন্ত্রের মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহ বন্ধ হয়ে যায়। যদিও ডিভাইসটি এই মুহুর্তে বন্ধ করা হয়েছে, তবুও একটি ছোট কারেন্ট রয়েছে, যাকে লিকেজ কারেন্ট বা IDSS বলা হয়।

ধাপ 1: এন-চ্যানেল বা পি-চ্যানেল বেছে নিন

একটি ডিজাইনের জন্য সঠিক ডিভাইস নির্বাচন করার প্রথম ধাপ হল একটি N-চ্যানেল বা P-চ্যানেল MOSFET ব্যবহার করবেন কিনা তা নির্ধারণ করা। একটি সাধারণ পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনে, যখন একটি MOSFET গ্রাউন্ড করা হয় এবং লোডটি ট্রাঙ্ক ভোল্টেজের সাথে সংযুক্ত থাকে, তখন সেই MOSFET কম ভোল্টেজ সাইড সুইচ গঠন করে। একটি কম ভোল্টেজ সাইড সুইচ, একটি N-চ্যানেলMOSFETডিভাইসটি বন্ধ বা চালু করার জন্য প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ বিবেচনার কারণে ব্যবহার করা উচিত। যখন MOSFET বাসের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং লোড গ্রাউন্ড করা হয়, তখন হাই ভোল্টেজ সাইড সুইচ ব্যবহার করতে হয়। একটি পি-চ্যানেল MOSFET সাধারণত এই টপোলজিতে ব্যবহৃত হয়, আবার ভোল্টেজ ড্রাইভ বিবেচনার জন্য।

ধাপ 2: বর্তমান রেটিং নির্ধারণ করুন

দ্বিতীয় ধাপ হল MOSFET এর বর্তমান রেটিং নির্বাচন করা। সার্কিট কাঠামোর উপর নির্ভর করে, এই বর্তমান রেটিংটি সর্বাধিক বর্তমান হওয়া উচিত যা সমস্ত পরিস্থিতিতে লোড সহ্য করতে পারে। ভোল্টেজের ক্ষেত্রে অনুরূপ, ডিজাইনারকে অবশ্যই নিশ্চিত করতে হবে যে নির্বাচিত MOSFET এই বর্তমান রেটিংটি সহ্য করতে পারে, এমনকি যখন সিস্টেমটি স্পাইক কারেন্ট তৈরি করছে। বিবেচিত দুটি বর্তমান ক্ষেত্রে অবিচ্ছিন্ন মোড এবং পালস স্পাইক। এই প্যারামিটারটি একটি রেফারেন্স হিসাবে FDN304P টিউব ডেটাশিটের উপর ভিত্তি করে এবং প্যারামিটারগুলি চিত্রে দেখানো হয়েছে:

ক্রমাগত পরিবাহী মোডে, MOSFET স্থির অবস্থায় থাকে, যখন যন্ত্রের মধ্য দিয়ে ক্রমাগত বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়। যখন ডিভাইসের মধ্য দিয়ে প্রচুর পরিমাণে ঢেউ (বা স্পাইক কারেন্ট) প্রবাহিত হয় তখন পালস স্পাইক হয়। একবার এই অবস্থার অধীনে সর্বাধিক কারেন্ট নির্ধারণ করা হয়ে গেলে, এটি কেবল সরাসরি এমন একটি ডিভাইস নির্বাচন করার বিষয় যা এই সর্বাধিক স্রোত সহ্য করতে পারে।

রেট করা বর্তমান নির্বাচন করার পরে, আপনাকে অবশ্যই পরিবাহী ক্ষতি গণনা করতে হবে। অনুশীলনে, দMOSFETআদর্শ যন্ত্র নয়, কারণ পরিবাহী প্রক্রিয়ায় শক্তি ক্ষয় হবে, যাকে পরিবাহী ক্ষতি বলা হয়। একটি পরিবর্তনশীল প্রতিরোধের মত "চালু" এ MOSFET, ডিভাইসের RDS (ON) দ্বারা নির্ধারিত এবং তাপমাত্রা এবং উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনের সাথে। ডিভাইসের শক্তি অপচয় Iload2 x RDS(ON) থেকে গণনা করা যেতে পারে এবং যেহেতু অন-প্রতিরোধ তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়, তাই শক্তি অপচয় আনুপাতিকভাবে পরিবর্তিত হয়। MOSFET-এ যত বেশি ভোল্টেজ VGS প্রয়োগ করা হবে, RDS(ON) তত ছোট হবে; বিপরীতভাবে RDS(ON) তত বেশি হবে। সিস্টেম ডিজাইনারের জন্য, এখানেই সিস্টেম ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে ট্রেডঅফগুলি কার্যকর হয়। পোর্টেবল ডিজাইনের জন্য, কম ভোল্টেজ ব্যবহার করা সহজ (এবং আরও সাধারণ), যখন শিল্প ডিজাইনের জন্য, উচ্চ ভোল্টেজ ব্যবহার করা যেতে পারে। উল্লেখ্য যে RDS(ON) রেজিস্ট্যান্স কারেন্টের সাথে সামান্য বেড়ে যায়। RDS(ON) প্রতিরোধকের বিভিন্ন বৈদ্যুতিক পরামিতির পরিবর্তনগুলি প্রস্তুতকারকের দ্বারা সরবরাহ করা প্রযুক্তিগত ডেটা শীটে পাওয়া যেতে পারে।

ধাপ 3: তাপীয় প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করুন

একটি MOSFET নির্বাচন করার পরবর্তী ধাপ হল সিস্টেমের তাপীয় প্রয়োজনীয়তা গণনা করা। ডিজাইনারকে অবশ্যই দুটি ভিন্ন পরিস্থিতি বিবেচনা করতে হবে, সবচেয়ে খারাপ কেস এবং সত্য কেস। সবচেয়ে খারাপ পরিস্থিতির জন্য গণনা সুপারিশ করা হয় কারণ এই ফলাফল নিরাপত্তার একটি বড় মার্জিন প্রদান করে এবং নিশ্চিত করে যে সিস্টেমটি ব্যর্থ হবে না। MOSFET ডেটা শীটে সচেতন হওয়ার জন্য কিছু পরিমাপও রয়েছে; যেমন প্যাকেজ করা ডিভাইসের অর্ধপরিবাহী জংশন এবং পরিবেশের মধ্যে তাপীয় প্রতিরোধ এবং সর্বোচ্চ জংশন তাপমাত্রা।

ডিভাইসের জংশন তাপমাত্রা সর্বাধিক পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা এবং তাপ প্রতিরোধের এবং শক্তি অপচয়ের গুণফলের সমান (জাংশন তাপমাত্রা = সর্বাধিক পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা + [তাপীয় প্রতিরোধ × শক্তি অপচয়])। এই সমীকরণ থেকে সিস্টেমের সর্বাধিক শক্তি অপচয়ের সমাধান করা যেতে পারে, যা সংজ্ঞা অনুসারে I2 x RDS(ON) এর সমান। যেহেতু কর্মীরা ডিভাইসের মধ্য দিয়ে যাওয়া সর্বোচ্চ কারেন্ট নির্ধারণ করেছে, তাই বিভিন্ন তাপমাত্রার জন্য RDS(ON) গণনা করা যেতে পারে। এটি লক্ষ করা গুরুত্বপূর্ণ যে সাধারণ তাপীয় মডেলগুলির সাথে কাজ করার সময়, ডিজাইনারকে অবশ্যই সেমিকন্ডাক্টর জংশন/ডিভাইস কেস এবং কেস/পরিবেশের তাপ ক্ষমতা বিবেচনা করতে হবে; অর্থাৎ, এটি প্রয়োজন যে মুদ্রিত সার্কিট বোর্ড এবং প্যাকেজ অবিলম্বে গরম না হয়।

সাধারণত, একটি PMOSFET, একটি পরজীবী ডায়োড উপস্থিত থাকবে, ডায়োডের কাজ হল উৎস-ড্রেন বিপরীত সংযোগ প্রতিরোধ করা, PMOS-এর জন্য, NMOS-এর উপর সুবিধা হল এর টার্ন-অন ভোল্টেজ 0 হতে পারে, এবং ভোল্টেজের মধ্যে পার্থক্য ডিএস ভোল্টেজ বেশি নয়, যখন শর্তে NMOS-এর জন্য VGS থ্রেশহোল্ডের চেয়ে বেশি হওয়া প্রয়োজন, যা কন্ট্রোল ভোল্টেজ অনিবার্যভাবে প্রয়োজনীয় ভোল্টেজের চেয়ে বেশি, এবং অপ্রয়োজনীয় ঝামেলা হবে। PMOS নিম্নলিখিত দুটি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য নিয়ন্ত্রণ সুইচ হিসাবে বেছে নেওয়া হয়েছে:

ডিভাইসের জংশন তাপমাত্রা সর্বাধিক পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা এবং তাপ প্রতিরোধের এবং শক্তি অপচয়ের গুণফলের সমান (জাংশন তাপমাত্রা = সর্বাধিক পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা + [তাপীয় প্রতিরোধ × শক্তি অপচয়])। এই সমীকরণ থেকে সিস্টেমের সর্বাধিক শক্তি অপচয়ের সমাধান করা যেতে পারে, যা সংজ্ঞা অনুসারে I2 x RDS(ON) এর সমান। যেহেতু ডিজাইনার ডিভাইসের মধ্য দিয়ে যাওয়া সর্বোচ্চ কারেন্ট নির্ধারণ করেছেন, তাই বিভিন্ন তাপমাত্রার জন্য RDS(ON) গণনা করা যেতে পারে। এটি লক্ষ করা গুরুত্বপূর্ণ যে সাধারণ তাপীয় মডেলগুলির সাথে কাজ করার সময়, ডিজাইনারকে অবশ্যই সেমিকন্ডাক্টর জংশন/ডিভাইস কেস এবং কেস/পরিবেশের তাপ ক্ষমতা বিবেচনা করতে হবে; অর্থাৎ, এটি প্রয়োজন যে মুদ্রিত সার্কিট বোর্ড এবং প্যাকেজ অবিলম্বে গরম না হয়।

এই সার্কিটের দিকে তাকিয়ে, কন্ট্রোল সিগন্যাল PGC নিয়ন্ত্রণ করে যে V4.2 P_GPRS কে শক্তি সরবরাহ করে কিনা। এই সার্কিট, উত্স এবং ড্রেন টার্মিনালগুলি বিপরীতের সাথে সংযুক্ত নয়, R110 এবং R113 এই অর্থে বিদ্যমান যে R110 নিয়ন্ত্রণ গেট কারেন্ট খুব বড় নয়, R113 স্বাভাবিকের গেট নিয়ন্ত্রণ করে, PMOS হিসাবে R113 পুল-আপ হাই , কিন্তু কন্ট্রোল সিগন্যালে একটি পুল-আপ হিসাবেও দেখা যায়, যখন MCU অভ্যন্তরীণ পিন এবং পুল-আপ, অর্থাৎ, এর আউটপুট খোলা-ড্রেন যখন আউটপুট খোলা-ড্রেন, এবং PMOS বন্ধ ড্রাইভ করতে পারে না, এই সময়ে, এটি বাহ্যিক ভোল্টেজ প্রদত্ত পুল-আপ করা প্রয়োজন, তাই রোধ R113 দুটি ভূমিকা পালন করে। পুল-আপ দেওয়ার জন্য এটির একটি বাহ্যিক ভোল্টেজের প্রয়োজন হবে, তাই প্রতিরোধক R113 দুটি ভূমিকা পালন করে। r110 ছোট হতে পারে, 100 ওহমও হতে পারে।