Как подобрать аналог полевого транзистора?

Материал из Wiki.ROM.by
Перейти к: навигация, поиск

Сразу оговоримся, что речь пойдет о подборе аналогов N-канальных, "logic-level", полевых транзисторов которые можно встретить в цепях питания на материнских платах и видеокартах. Logic-level, в данном случае, означает, что речь идет о приборах которые управляются, т.е. способны полностью открывать переход Drain to Source, при приложении с затвору относительно небольшого, до 5 вольт, напряжения.


Содержание

Как может выглядеть полевый транзистор

Рис.1
Корпус типа D²PAK, так же известен как TO-263-3.
Встречается в основном на пожилых платах, на современных используется редко.
Рис.2
Корпус типа DPAK, так же известен как TO-252-3.
Наиболее часто используется, представляет собой уменьшенный D²PAK.
Рис.3
Корпус типа SO-8.
Встречается на материнских платах и видеокартах, чаще на последних. Внутри может скрываться один или два полевых транзистора.
Рис.4
SuperSO-8, оно же - TDSON-8. Отличается от SO-8 тем, что 4 вывода соединены с подложкой транзистора, что облегчает температурный режим. Характерен для продуктов фирмы Infineon. Легко заменяется на аналог в корпусе SO-8
Рис.5
IPAK. Другое название - TO-251-3. По сути - полный аналог DPAK, но с полноценной второй ногой. Такой тип транзисторов очень любит использовать фирма Интел на ряде своих плат
Рис.A
Первый вариант, один N-канальный транзистор.
Рис.B
Второй, два N-канальных транзистора.
Рис.C
Третий, N-канальный плюс P-канальный транзисторы в одном флаконе.
Рис.D
Корпус типа LFPAK или SOT669.
Частный случай корпуса SO-8 с одним N-канальным транзистором, где ножки с 5'ой по 8'ю заменены на теплоотводный фланец. На данный момент замечен только на видеокартах.

Как правило на место прибора в корпусе D²PAK без проблем ставиться аналогичный но в корпусе DPAK.

При определенной сноровке можно на посадочное место под DPAK "раскорячить" D²PAK, хотя выглядеть будет не эстетично.

LFPAK естественно без проблем меняется на SO-8 с одним N-канальным транзистором, и наоборот.

В остальных случаях необходимо подбирать прибор в полностью аналогичном корпусе.

Где может использоваться полевый транзистор

Выше мы договорись что рассматриваем только подсистему питания, посему вариантов немного:

  • Импульсный преобразователь напряжения.
  • Линейный стабилизатор напряжения.
  • Ключ в цепях коммутации напряжения.

Система маркировки полевых транзисторов

Рассмотрим оную на примере. Пускай, у нас есть 20N03. Это означает, что он рассчитан на напряжение (Vds) ~30V и ток (Id) ~20A. Буковка N означает, что это N-канальный транзистор. Но из любого правила есть исключения, так, например, фирма Infineon указывает в маркировке полевика Rds, а не максимальный ток.

Примеры:

IPP15N03L - Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO220
IPB15N03L - Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO263(D²PAK)
SPI80N03S2L-05 - Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=5.2mΩ Id=80A TO262
NTD40N03R - On Semi Power MOSFET 45 Amps, 25 Volts Rds=12.6mΩ
STD10PF06 - ST STripFET™ II Power P-channel MOSFET 60V 0.18Ω  10A IPAK/DPAK

Итак, в случае маркировки XXYZZ мы можем утверждать, что XX - или Rds, или Id Y - тип канала ZZ - Vds

Основные характеристики N-канального полевого транзистора

В общем различных параметров важных, и не очень, у полевых транзисторов много. Мы подойдем к вопросу с прикладной точки зрения и ограничимся рассмотрением необходимых нам практически параметров.

  • Vds - Drain to Source Voltage - максимальное напряжение сток-исток.
  • Vgs - Gate to Source Voltage - максимальное напряжение затвор-исток.
  • Id - Drain Current - максимальный ток стока.
  • Vgs(th) - Gate to Source Threshold Voltage - пороговое напряжение затвор-исток при котором начинает открываться переход сток-исток.
  • Rds(on) - Drain to Source On Resistance - сопротивление перехода сток-исток в открытом состоянии.
  • Q(tot) - Total Gate Charge - полный заряд затвора.

Хочу обратить внимание что параметр Rds(on) может указываться при разных напряжениях затвор-исток, как правило это 10 и 4.5 вольта, это важная особенность которую нужно обязательно учитывать.

Степень критичности параметров в разных применениях

Vds Vgs Id Vgs(th) Rds(on) Q(tot)
Импульсный преобразователь критично критично критично не имеет значения критично обратить внимание
Линейный стабилизатор критично критично обратить внимание обратить внимание не имеет значения не имеет значения
Ключ критично критично обратить внимание не имеет значения обратить внимание не имеет значения
  • Vds, Vgs - параметры всегда учитываемые, т.к. если если их превысить транзистор выходит из строя. Должен быть больше либо равен аналогичному параметру заменяемого прибора. В случае работы в импульсном преобразователе не стоит использовать приборы с запасом по рабочему напряжению более чем в 2-2.5 раза, т.к. приборы с большим рабочим напряжением, как правило, имеют худшие скоростные характеристики.
  • Id - параметр важный только в импульсном преобразователе, т.к. в остальных случаях ток крайне редко превышает 10% от номинального даже не слишком мощных приборов. Должен быть больше либо равен аналогичному параметру заменяемого прибора в случае с импульсным преобразователем, и быть не меньше 10 ампер в остальных случаях.
  • Vgs(th) - имеет, некоторое, значение при работе в линейном стабилизаторе, т.к. только там транзистор работает в активном, а не ключевом, режиме. Хотя практически logic-level полевых транзисторов которые могут не подойти по этому параметру не выпускается.
  • Rds(on) - от этого параметра прямо-пропорционально зависит нагрев транзистора работающего в ключевом режиме, при прохождении тока через открытый канал. В данном случае чем меньше - тем лучше. ВНИМАНИЕ не следует забывать что защита от токовой перегрузки и КЗ ШИМ серий HIP63** и некоторых других использует Rds(on) нижнего ключей (те что с дросселя на землю) в качестве датчика тока-значительное его изменение изменит ток защиты и либо защита по току-будет работать раньше чем надо-результат просадки питания на пиках нагрузки-либо ток КЗ столь велик что убьет ключи раньше чем мама отключит БП снятием PW-ON поэтому строго говоря надо еще и Risen у ШИМ-контроллера поменять(но это никто обычно не делает!)
  • Q(tot) - влияет на время перезаряда затвора, и соответственно способно затягивать открытия и закрытия транзистора. Опять же чем меньше - тем лучше.

Персональные инструменты
Google