1. Tipo de canal
El primer paso para seleccionar un buen dispositivo de transistor de efecto de campo es decidir si se utiliza un transistor de efecto de campo de canal N o de canal P. En una aplicación de potencia típica, cuando un transistor de efecto de campo está conectado a tierra y la carga está conectada al voltaje troncal, el transistor de efecto de campo constituye un interruptor lateral de bajo voltaje. En un interruptor lateral de bajo voltaje, se debe usar un transistor de efecto de campo de canal N, debido a consideraciones del voltaje requerido para apagar o encender el dispositivo. Cuando el transistor de efecto de campo está conectado al bus y a la toma de tierra de carga, se debe usar un interruptor lateral de alto voltaje. Los transistores de efecto de campo de canal P se utilizan generalmente en esta topología, lo que también se debe a la consideración de la unidad de voltaje.
2. Clasificación de voltaje
Determine la clasificación de voltaje requerida o el voltaje máximo que el dispositivo puede soportar. Cuanto mayor sea el voltaje nominal, mayor será el costo del dispositivo. De acuerdo con la experiencia práctica, el voltaje nominal debe ser mayor que el voltaje de la línea troncal o el voltaje del bus. Esto proporcionará suficiente protección para que los FET no fallen.
En términos de selección de un FET, es importante determinar el voltaje máximo que se puede soportar desde el drenaje hasta la fuente, es decir, el VDS máximo. Es importante saber que el voltaje máximo que un FET puede soportar varía con la temperatura. Debemos probar el rango de variación de voltaje en todo el rango de temperatura de funcionamiento. La tensión nominal debe tener suficiente margen para cubrir este rango de variación para garantizar que el circuito no falle. Otros factores de seguridad a considerar incluyen transitorios de voltaje inducidos por la electrónica de conmutación (como motores o transformadores). El voltaje nominal varía de una aplicación a otra; normalmente, 20V para dispositivos portátiles, 20 a 30V para fuentes de alimentación FPGA y 450 a 600V para aplicaciones de 85 a 220VAC.
3. Corriente nominal
La corriente nominal debe ser la corriente máxima que la carga pueda soportar en todos los casos. Similar al caso del voltaje, asegúrese de que el transistor de efecto de campo seleccionado pueda soportar esta corriente nominal, incluso cuando el sistema genere corrientes de pico. Los dos casos actuales considerados son el modo continuo y los picos de pulso. En el modo de conducción continua, el transistor de efecto de campo está en estado estacionario, cuando la corriente pasa continuamente a través del dispositivo. Un pico de pulso es cuando hay una gran entrada (o corriente de pico) que fluye a través del dispositivo. Una vez determinada la corriente máxima en estas condiciones, solo es necesario seleccionar directamente el dispositivo que puede soportar esta corriente máxima.
4. Pérdida de conducción
En la práctica, el transistor de efecto de campo no es el dispositivo ideal, porque habrá pérdida de energía eléctrica en el proceso conductor, que se llama pérdida de conducción. Transistor de efecto de campo en el "encendido" como una resistencia variable, por el RDS (ON) del dispositivo se determina, y con la temperatura y los cambios significativos. La disipación de potencia del dispositivo se puede calcular mediante Iload2×RDS (ON), y dado que la resistencia de encendido varía con la temperatura, la disipación de potencia también variará proporcionalmente. Cuanto mayor sea el voltaje VGS aplicado al transistor de efecto de campo, más pequeño será el RDS (ON); por el contrario, cuanto mayor sea el RDS (ON). Tenga en cuenta que la resistencia RDS (ON) aumentará ligeramente con la corriente. Varias variaciones de parámetros eléctricos en la resistencia RDS (ON) se pueden encontrar en la hoja de datos técnicos proporcionada por el fabricante.
5. Disipación de calor del sistema
Se deben considerar dos escenarios diferentes, a saber, el peor de los casos y el caso real. Se recomienda que se utilice el cálculo del peor de los casos, ya que proporciona un mayor margen de seguridad y garantiza que el sistema no fallará. También hay algunas mediciones a tener en cuenta en la hoja de datos de FET; la temperatura de unión del dispositivo es igual a la temperatura ambiente máxima más el producto de la resistencia térmica y la disipación de potencia (temperatura de la unión = temperatura ambiente máxima + [resistencia térmica x disipación de potencia]). De acuerdo con esta ecuación se puede resolver la disipación de potencia máxima del sistema, que es por definición igual a I2 × RDS (ON). Ya queremos pasar la corriente máxima del dispositivo, puede calcular el RDS (ON) a diferentes temperaturas. Además, se debe realizar la disipación de calor de la placa y su transistor de efecto de campo.
La ruptura de avalancha es cuando el voltaje inverso en un dispositivo semiconductor excede el valor máximo y se forma un campo eléctrico fuerte para aumentar la corriente en el dispositivo. Un aumento en el tamaño de la oblea mejorará la resistencia a las avalanchas y, en última instancia, mejorará la robustez del dispositivo. Por lo tanto, elegir un paquete más grande puede prevenir eficazmente la avalancha.
6. Rendimiento de conmutación
Hay muchos parámetros que afectan el rendimiento de conmutación, pero los más importantes son la capacitancia de compuerta/drenaje, compuerta/fuente y drenaje/fuente. Estas capacitancias generan pérdidas de conmutación en el dispositivo porque tienen que cargarse en cada interruptor. Por lo tanto, la velocidad de conmutación del transistor de efecto de campo se reduce y la eficiencia del dispositivo disminuye. Para calcular la pérdida total del dispositivo durante la conmutación, se calculan la pérdida durante el encendido (Eon) y la pérdida durante el apagado (Eoff). La potencia total del interruptor FET se puede expresar mediante la siguiente ecuación: Psw=(Eon+Eoff)×frecuencia de conmutación. Y la carga de la puerta (Qgd) tiene el mayor efecto en el rendimiento de conmutación.
