[参考译文] CSD13202Q2：考虑为简单的脉冲 LED 驱动器选择合适的 N 沟道 MOSFET

您好、Camille、

我非常喜欢阅读您的博文、感谢您关注 TI FET。 您可以在下面找到几个链接。 第一个是应用手册、其中包含指向 TI 所有基于网络的 FET 技术信息的链接。 第二份是最近发布的关于避免 FET 常见错误的应用手册。

我认为 FET 比 BJT 更好的选择、因为它更容易驱动、并且不需要连续的栅极(基极)电流来保持 FET (BJT)开启。  与一些最小的 FemtoFET 器件相比、CSD13202Q2是一种不错的选择、并且应该更易于与其他同类产品进行协作。 此外、它可以在布局良好的多层 PCB 上消耗~2W 的功率。 您应该可以使用函数发生器进行驱动、但上升和下降时间取决于函数发生器的电流驱动能力和任何外部栅极电阻。 将 FET 栅极视为一个必须充电才能打开、必须放电才能关闭的电容器。 较高的电流驱动能力可缩短充电/放电时间。 IG 计算是平均电流、但峰值可能更高。

当使用时变信号(即方波、正弦波等)计算 FET 中的导通损耗时、应使用 Pcond = IDrms² Ω x RDS (on)。 对于方波、IDrms = ID x√D、其中 D =方波的占空比。 会有一些开关损耗、但我想我们现在可以忽略它。 我还需要评论栅极驱动电压。 如常见错误应用手册中所述、仅仅因为 VGS > VGS (th)并不意味着 FET 将完全导通。 为了保证导通电阻、VGS≥min VGS、其中 Rds (on)在数据表中指定并在生产中进行了测试。 对于 CSD13202Q2、最小 VGS = 2.5V >> VGS (th)。 添加栅极电阻器通常是一个好主意、如果不需要、它也可以是0Ω。 此外、如果栅极保持悬空、栅源极电阻器可确保 FET 关断。 栅极驱动功率耗散在驱动器和外部栅极电阻器中。 不在 FET 中。 您也可以考虑将一个电阻器与 LED 串联以限制电流。 如果您的电源是固定的、并且您知道 LED 上的压降、则可以计算电阻值、以便为您提供所需的电流。

安全工作区-您将在应用手册中找到一些文章-当 FET 在 VDS > VGS - VGS (th)的饱和区域以线性模式运行时、该问题主要是一个问题。 当有电流流过 FET 时、两端都会有电压通过。 在像您这样的开关应用中、在导通和关断期间、饱和区域中的时间应该非常短、SOA 不是大问题。

https://www.ti.com/lit/an/slvafg3f/slvafg3f.pdf

https://www.ti.com/lit/an/slpa021/slpa021.pdf

我希望这对您有所帮助。 如果我没有回答您的问题、请随时提出其他问题或告诉我。

此致、

约翰·华莱士

TI FET 应用

尊敬的 John：

感谢您对我选择晶体管进行设计的见解和反馈。 如果我有任何其他问题、我将花几分钟时间消化您所写的内容并进行跟进。

乍一看,似乎你触及我的每一个问题。

谢谢

尊敬的 John：  

这是我针对上述消息的正确"后续"帖子。  

[报价 userid="117706" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1441867/csd13202q2-consideration-for-choosing-appropriate-n-channel-mosfet-for-simple-pulse-led-driver/5529322 #5529322"]虽然上升和下降时间取决于函数发生器的电流驱动能力和任何外部~栅极电阻、但您应该能够使用函数发生器0Ω 来驱动它。[#userid="117706" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1441867/csd13202q2-consideration-for-choosing-appropriate-n-channel-mosfet-for-simple-pulse-led-driver/5529322 #5529322"]添加栅极电阻器通常是个好主意、如果不需要使用栅极电阻器、则可以在中引用功率驱动器/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1441867/csd13202q2-consideration-for-choosing-appropriate-n-channel-mosfet-for-simple-pulse-led-driver/5529322。 不在 FET[/报价]

ZhengTao Dai 说：

中 IG 计算是平均电流、但峰值可能更高。

我们希望进一步阐述这些要点... 具有额外的栅极电阻器似乎可用于电压/电流调节(即上升/下降时间)和功率耗散。 后者是合理的、因为通常 FET 的内部栅极电阻(Rig)比我记忆中的值小、因此将通过栅极/FET 本身消耗最小的功率。 对于上升和下降时间、由于我的函数发生器具有50 Ω  的输出阻抗、并且 我将提供5 Vp 方波、因此我估算了由函数发生器提供的均方根电流为 IVGrms =(5 Vp x√D)/ 50 Ω= 70.7 mA rms、其中 D = 0.5。  我估算了  CSD13202Q2的 IG 为 10kHz 调制66 μA。 当然、我目前不考虑栅极所需的峰值电流... 但是、由于 IVGrms 大约比 IG 大1000倍、这是否导致需要担心 FET 的上升/下降时间？

[报价 userid="117706" url="~/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1441867/csd13202q2-consideration-for-choosing-appropriate-n-channel-mosfet-for-simple-pulse-led-driver/5529322 #5529322"]此外、我还须对栅极驱动电压发表评论。 如常见错误应用手册中所述、仅仅因为 VGS > VGS (th)并不意味着 FET 将完全导通。 为了保证导通电阻、VGS≥min VGS、其中 Rds (on)在数据表中指定并在生产中进行了测试。 对于 CSD13202Q2、最小 VGS = 2.5V >> VGS (th)。 [报价]

感谢您详细介绍这一点。 阅读应用手册、并确保我的驱动器采用 N 沟道 FET 低侧开关配置、并且 VGS = 5.0 > 2.5V MIN VGS、其中 Rds (on)= 7.5 mΩ、这应该足以导通 FET。  

ZhengTao Dai 说：

添加栅极电阻器通常是一个好主意、如果不需要、可以选择0Ω。 此外、如果栅极保持悬空、栅源极电阻可确保 FET 处于关断状态。[/QUOT]

也参考了有关此问题的第二个链接。 它提到的任何10k 1MΩ 之间的 RGS 似乎就足够了。 该电阻器是否也用作功率耗散器？ 除了确保防止浮动栅极以及 FET 出现相应的复杂性之外、它的作用是否还有任何其他用途？ 目前、我仅为下面的电路设计选择了一个100 kΩ 值。

借助您的建议/说明和应用手册(主要是第二个链接)、我谈到并使用 CSD13202Q2制作了一份 LED 驱动器草案、如下所示：

我所使用的 LED 在0.1A 正向电流下的额定正向电压通常为7.2V、我使用 R1 = 10 Ω 和 VS1 = 8.2V、将电流限制为0.1A。(忽略 LED 模型、它仅用于说明、不代表我将使用的实际 LED。)  RGV1表示函数发生器(VG1)的50 Ω 输出阻抗。  

我 μW 此驱动器的 rms 导通损耗约为37.5m Ω、远低于额定2W 限值。  μW 我重新配置电源电压值、使得 IDrms 变为0.1Arms (即0.141A 峰值)、FET 的功耗将为75m Ω。

ZhengTao Dai 说：

可能会有一些开关损耗、但我想我们现在可以忽略它

我同意、 对于降压转换器等更复杂的开关而言、开关损耗似乎更成问题(您用来检查 FET 组合中的开关损耗的 Excel 工作表工具确实做得很好)、我想对于这么小的应用来说、我不需要担心这个问题。  

再次感谢您富有洞察力的评论、并花时间阅读和分享您的知识。 这对我有很大帮助！

谢谢

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尊敬的 Camille：

本周我将在感恩节假期休息、下周一我再回来的时候、我会给您回复。

谢谢！

John

谢谢您让我知道、John。

祝您假期愉快！

此致！

凸轮

尊敬的 John：

希望你有一个伟大的感恩节。 我感谢您对我的设计提供额外的意见！

很高兴地说、我将继续使用 Altium 设计原型板。

此致！

凸轮