Explore las características y aplicaciones de los MOSFET de canal P de Littelfuse
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Los MOSFET de potencia de canal p de Littelfuse, aunque menos conocidos que sus homólogos de canal n ampliamente utilizados, tradicionalmente han tenido una gama limitada de aplicaciones. Sin embargo, con la creciente demanda de aplicaciones de bajo voltaje (LV), se ha ampliado el rango de aplicación de los MOSFET de potencia de canal p. La facilidad de aplicación de las soluciones de canal p de Littelfuse para aplicaciones de lado alto (HS) las hace más atractivas para inversores de bajo voltaje (<120 V) y soluciones de punto de carga no aislados. La activación sencilla de un MOSFET de canal p HS sin necesidad de una bomba de carga o una fuente de voltaje adicional da como resultado un diseño simplificado, ahorro de espacio, reducción del número de piezas y rentabilidad.
Este artículo realizará una comparación básica de los MOSFET de potencia de canal n y p, presentará los MOSFET de potencia de canal p de Littelfuse y luego examinará sus aplicaciones de destino.
Un análisis comparativo de los MOSFET de potencia de canal n y p
Para lograr la misma resistencia RDS(encendido) En comparación con el MOSFET de canal n, el canal p requiere un tamaño de chip de dos a tres veces mayor. Por lo tanto, se requieren MOSFET de canal p grandes con R muy bajo en aplicaciones de alta corriente donde las bajas pérdidas de conducción son críticas.DS(encendido) son subóptimos. Si bien el tamaño de chip más grande del dispositivo de canal p ofrece un rendimiento térmico mejorado, tiene capacitancias intrínsecas más grandes y, por lo tanto, mayores pérdidas de conmutación. Esta desventaja tiene un impacto significativo en el costo general del sistema, la eficiencia y la gestión térmica cuando el sistema funciona a una alta frecuencia de conmutación.
Para aplicaciones de baja frecuencia con pérdidas de conducción significativas, un MOSFET de canal p debe corresponder al RDS(encendido) un MOSFET de canal n, que requiere un área de chip más grande. Por el contrario, para aplicaciones de alta frecuencia donde las pérdidas de conmutación son una preocupación, un MOSFET de canal p debe igualar las cargas de puerta totales de una contraparte de canal n, que a menudo tiene un tamaño de chip similar pero una clasificación de corriente más baja. Por lo tanto, seleccionar el MOSFET de canal p correcto requiere un examen cuidadoso del componente RDS(encendido) y carga de puerta (QGRAMO) especificaciones junto con el rendimiento térmico.
MOSFET de potencia de canal p de Littelfuse
Littelfuse ofrece una línea de MOSFET de potencia de canal p de grado industrial con la tensión nominal más alta y el R más bajo.DS(encendido) y qGRAMO, alta clasificación energética de avalancha, excelente rendimiento de conmutación y área de operación segura (SOA) superior con el mejor rendimiento de su clase tanto en gabinetes industriales estándar como en gabinetes aislados únicos. Los MOSFET de potencia de canal p de Littelfuse conservan características clave de MOSFET de potencia de canal n comparables, como: B. conmutación rápida, control eficiente del voltaje de la puerta y excelente estabilidad de temperatura.
La Figura 2 muestra los aspectos más destacados de los MOSFET de potencia de canal p de Littelfuse. Los dispositivos planos estándar P y PolarP™ están disponibles con tensiones nominales de -100 V a -600 V y corrientes nominales de -2 A a -170 A. PolarP™ ofrece una estructura celular optimizada con baja resistencia de encendido específica de área y rendimiento de conmutación mejorado, mientras que Standard P se beneficia de un mejor rendimiento SOA. Trench P, que utiliza una estructura de celdas de compuerta de trinchera más densa, ofrece un R muy bajoDS(encendido)carga de puerta baja, diodo de cuerpo rápido y conmutación más rápida con voltajes de dispositivo de -50 V a -200 V y corrientes de -10 A a -210 A. La última incorporación a la cartera es IXTY2P50PA (-500 V, -2 A). , 4,2 Ω), el primer MOSFET de potencia de canal p de calidad automotriz para aplicaciones automotrices.
Aplicaciones de los MOSFET de potencia de canal p de Littelfuse
Los MOSFET de canal N se utilizan normalmente en la etapa de potencia en aplicaciones típicas de medio puente (HB). Sin embargo, los interruptores HS de canal N requieren un circuito de arranque para generar un voltaje de compuerta flotante con respecto a la fuente del MOSFET HS o una fuente de alimentación aislada para encenderlo, como se muestra en la Fig. 3a. Por lo tanto, la ventaja de utilizar dispositivos de canal n viene con una mayor complejidad del diseño del controlador de puerta, lo que resulta en un mayor esfuerzo de diseño y mayores requisitos de espacio. La Figura 3 muestra el contraste entre los circuitos que usan MOSFET complementarios y aquellos que usan MOSFET de canal n. Si se utiliza un MOSFET de canal p como conmutador HS en esta configuración (consulte la Fig. 3b), puede simplificar enormemente el diseño del controlador. Se podría quitar una bomba de carga que acciona el interruptor HS y la MCU puede controlar fácilmente el MOSFET de canal p mediante un simple cambiador de nivel. Esto reduce el esfuerzo de ingeniería y la cantidad de piezas, lo que da como resultado un diseño rentable que hace un uso eficiente del espacio.
Protección contra polaridad inversa
La protección contra polaridad inversa es una medida de seguridad dentro de los sistemas para evitar posibles riesgos de incendio y daños causados por la conexión inversa de la fuente de alimentación. La Fig. 4a) muestra la protección de polaridad inversa, que se implementa con un MOSFET de potencia de canal p. Cuando la batería está conectada correctamente, el diodo del cuerpo intrínseco conduce hasta que se activa el canal MOSFET. En el caso de una conexión inversa de la batería, el diodo del cuerpo adquiere polarización inversa con la puerta y la fuente al mismo potencial, apagando el MOSFET de canal p. Un diodo Zener limita el voltaje de la puerta del MOSFET de canal p, protegiéndolo de niveles de voltaje excesivos.
interruptor de carga
Los interruptores de carga conectan o desconectan un riel de voltaje a una carga específica, lo que proporciona al sistema una manera fácil y rentable de administrar la energía de manera eficiente. La Fig. 4b) muestra un circuito con un MOSFET de potencia de canal p para un interruptor de carga. Este circuito es impulsado por una señal de habilitación lógica (EN) que controla el interruptor de carga del canal p a través de un MOSFET Q1 de canal n de pequeña señal. Cuando EN es bajo, Q1 está desactivado y la puerta del canal p se eleva a VBAT. Por el contrario, cuando EN es alto, se activa Q1, poniendo a tierra la compuerta del canal p y encendiendo el interruptor de carga. Cuando VBAT excede el voltaje umbral del MOSFET de canal p, se puede activar cuando EN es alto, eliminando la necesidad de una fuente de voltaje adicional para polarizar la puerta, lo cual se requiere con los MOSFET de canal n. La resistencia en serie es necesaria para limitar la corriente y un diodo zener para fijar el voltaje de la puerta a un valor máximo.
Convertidor CC-CC
Diploma
A medida que evolucionan las aplicaciones modernas de bajo voltaje, los MOSFET de potencia de canal p de Littelfuse demuestran su versatilidad para satisfacer las necesidades cambiantes de la electrónica de potencia actual. El uso de la amplia gama de MOSFET de canal p de Littelfuse ofrece a los diseñadores ventajas como un diseño de circuitos simplificado, más confiable y optimizado en aplicaciones industriales y automotrices. Para lograr un rendimiento óptimo para aplicaciones específicas, los diseñadores deben equilibrar RDS(encendido) y qGRAMO al seleccionar un MOSFET de potencia de canal p.
Autor: Sachin Shridhar Paradkar, Littelfuse
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