Как подобрать аналог полевого транзистора? |

Материал из Wiki.

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.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.

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.
Читать статью  Замена материнской платы без переустановки Windows 7

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 — 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. Данный параметр критичен для линейных стабилизаторов, где в качестве управляющего элемента используется TL431 с питанием от +5В (к примеру, такая схема часто используется в линейных стабилизаторах напряжения на видеокартах)
  • 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 исползует Rds(on) нижнего ключей (те что с дросселя на землю) в качестве датчика тока-зачителное 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 шимки поменять(но это никто обычно не делает!)
  • Q(tot) — влияет на время перезаряда затвора, и соотвественно способно затягивать открытия и закрытия транзистора. Опять же чем меньше — тем лучше.

Документ от Fairchild Selection of MOSFETs in Switch Mode DC-DC Converters — рекомендации по подбору (а значит и замене) MOSFETs.

Мосфеты — проверка, подбор аналогов

G-ЗАТВОР S-ИСТОК D-СТОК
мосфеты повсеместно используються как силовые транзисторы импульсных и линейных устройств стабилизаторов, регулирующие и переключающие устройства
в этой теме попробуем наглядно обьяснить
как проверить мосфет
как заменить и чем заменить
а так-же собрать минимум информации о аналогах и критичной замене, если получиться то и более

Читать статью  6 Способов Как Узнать Версию Биоса Материнской Платы

1. Kак проверить мосфет?
для того чтобы его правильно проверить нужно начать с замеров напряжений на них, для этого нужно знать какой мосфет за что отвечает, но замеры напруг это уже совсем другая тема
чтобы правильно проверить мосфет его нужно сначала выпаять либо отпаять ножки от платы, но делать это надо очень осторожно,так-как их просто можно выломать из корпуса
2. Как выпаять мосфет?
все это делают по разному, лично я термовоздушной станцией выпаиваю или нижним подогревом
если припой с свинцом то ставлю температуру300гр и как только припой поплывет снимаю пинцетом мосфет
с безсвинцовкой потяжелее , снимаю только нижним подогревом потому как боюсь перегреть сам транзистор
можно выпаять с помощью 2 паяльников, первым ватт на 60 разогреваем основу вторым отпаиваем ноги и им же снимаем мосфет
(лично я такой способ считаю лишней заморочкой), предлагают некоторые еще и такой вариант, разогрев ножки подсунуть под них кусочек лезвия, а потом отпаять основу
3. Выпаяли мосфет начинаем прозванивать
за образец возьмем наиболее распространенные мосфеты в корпусе ТО252аа или D2pak

1 ножка G-затвор, 2 ножка или основаD-сток,и3ножка S-исток
пример проверки покажу на обычном китайском мультиметре EM362


Сгорел мосфет в линейном стабилизаторе, как подобрать аналог?

Полевики в данном случае можно разделить на 2 группы, различающиеся нормированным напряжением VGS (ON) , и сопротивлением открытого канала RDS(ON).
Дело в том что управляющую схему на ОУ конструкторы по желанию могут запитывать от 12в источника как и от 5в.
Это значит что усилитель ошибки может управлять полевиком по затвору от 0 до 9-10в, или от 0 до 4,5-4.,8в..

Смотрим даташиты, и в некоторых видим нормированное RDS(ON) при различных VGS (ON).

Если схема управления 5 вольтовая, придется тщательнее подбирать транзистор, по даташитам сравнивая RDS(ON)&VGS (ON) обращая особое внимание на VGS (ON) = 2,5в(4.5в).и RDS(ON) при этом напряжении.
Сравнив с даташитом «погорельца» — подбираем по характеристикам не худшим чем было.
Можно подбором, но нужно учесть, что в уже работающей схеме на затворе должно быть не более 4в ( лучше меньше) , для обеспечения запаса регулировки.

Если она 12 вольтовая , то практически любой мосфет с донорской матплаты , (с не меньшим током) сможет работать в этом участке..

Как определить какая схема использована в данном участке.
Очень просто, без полевика, включив аппарат — измеряем относительно «земли» напряжение на точке завтора в плате.,схема усилителя ошибки будет стремится максимально увеличить напряжение на затворе, пытаясь открыть мосфет (которого нет.. ).
Если мы видим около 9-10в, значит схема 12-вольтовая, параметры подбора сужаются.
Если не более 5в то схема управления 5-вольтовая.

О замене полевых транзисторов фаз питания видеокарт и материнских плат

Достаточно частой причиной выхода из строя видеокарт и материнских плат является сгорание ключевых транзисторов в понижающих преобразователях, работающих под управлением ШИМ-контроллеров.

Читать статью  Типы материнских плат компьютера: какие бывают?

При ремонте подобных неисправностей производится замена сгоревших деталей (обычно n-канальных полевых транзисторов) на такие же самые, либо подходящие по параметрам.

enhancement n channel mosfet configuration

Если ремонтируется достаточно старая видеокарта, может возникнуть проблема, связанная с отсутствием нужных транзисторов. В этом случае нужно произвести их замену на другие, имеющие аналогичные или лучшие технические параметры.

Чтобы подобрать подходящую замену, следует учитывать режим работы детали в устройстве, тип, полярность, цоколевку и предельные режимы работы (Pd, Id, Uds, Ugs, Rds), которые не должны быть хуже, чем исходные.

На что следует обращать внимание при подборе аналога ключевого транзистора?

Чаще всего в фазах питания видеочипов и центральных процессоров используются N-канальные полевые транзисторы MOSFET-типа (Metal Oxide Field Effect Transistor):

Для подбора подходящей замены силовых полевых транзисторов нужно обращать внимание на расположение выводов, максимальный рабочий ток и напряжение, открывающее напряжение на затворе, допустимый температурный режим, сопротивление RDS(on) и другие параметры:

  • входная и выходная емкость (Ciss и Coss) силовых MOSFET-ов должна быть как можно меньшей (не превышать 1000pF);
  • частота переключения подираемого MOSFET-транзистора должна быть не меньше исходной. Чем меньше значения short turn-on delay time (td (on)), rise time (tr), turn-off delay time (td (off)), тем лучше;
  • номинал открывающего транзистор вольтажа (gate to source cut-off voltage, Vgs (off)) должен быть ниже использующегося в схеме;

https://rh6stzxdcl1wf9gj1fkj14uc-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2017/05/Drain-Source-Resistance.jpg

  • сопротивление открытого резистора (ON resistance, Rds (on)) между выводами drain и source силовых MOSFET-ов должно быть как можно меньшим. Это уменьшит тепловые потери и увеличит КПД. Следует учитывать, что у транзисторов с очень малым внутренним сопротивлением больше входные и выходные емкости (Ciss и Coss), что ухудшает их частотные характеристики;

When reverse voltage is applied between the drain and source of the power MOSFET, current flows in this body diode as shown in the following figure.

  • желательно использовать транзисторы с рабочим током в 2-3 раза большим пикового значения в схеме;
  • допустимое рабочее напряжение MOSFET-ов должно быть как минимум в полтора раза большим, чем входное или выходное (для повышающих DC/DC преобразователей);
  • учитывая неблагоприятный тепловой режим работы MOSFET-ов на видеокарте (плохое охлаждение), нужно предусмотреть запас по току и вольтажу, которые позволят облегчить им работу.

Обязательно нужно проверить тепловой режим работы вновь установленных транзисторов после ремонта. После замены транзисторов может потребоваться корректировка номиналов деталей их обвязки.

Выбор более современных транзисторов часто помогает сэкономить время и снизить затраты. Например, десяток (уже устаревших) транзисторов QN3103 на Aliexpress стоит 5.39 USD:

Лучшие по многим параметрам полевые транзисторы M3054M стоят всего 1.69 USD:

Даже если приведенные в качестве примера транзисторы «взяты из одной бочки» (лишь нанесена соответствующая маркировка), то зачем платить в разы больше?

Вам также может понравиться

О выборе термопрокладок для видеокарт и других мощных радиоэлектронных устройств

Картинка для статьи о майнинге на видеокартах Nvidia серии RTX

8 октября, 2021

Источник http://www.rom.by/book/Kak_podobrat_analog_polevogo_tranzistora

Источник http://monitor.espec.ws/section5/topic169672.html

Источник https://www.cryptoprofi.info/?p=11571

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.