Голям пакет MOSFET драйверна верига

На първо място, типа и структурата на MOSFET,MOSFETе FET (друг е JFET), може да бъде произведен в подобрен или изчерпващ тип, P-канал или N-канал общо четири типа, но действителното приложение само на подобрени N-канални MOSFET и подобрени P-канални MOSFET, така че обикновено наричан NMOS или PMOS се отнася до тези два вида. За тези два типа подобрени MOSFET, по-често използваният е NMOS, причината е, че съпротивлението при включване е малко и лесно за производство. Следователно NMOS обикновено се използва в импулсно захранване и приложения за моторно задвижване.

В следващото въведение повечето от случаите са доминирани от NMOS. съществува паразитен капацитет между трите извода на MOSFET, характеристика, която не е необходима, но възниква поради ограничения на производствения процес. Наличието на паразитен капацитет прави малко трудно проектирането или избора на драйверна верига. Между дрейна и сорса има паразитен диод. Това се нарича телесен диод и е важен при задвижване на индуктивни товари като двигатели. Между другото, основният диод присъства само в отделни MOSFET транзистори и обикновено не присъства в IC чип.

 

MOSFETзагуба на превключваща тръба, независимо дали е NMOS или PMOS, след като съществува проводимост на съпротивлението при включване, така че токът ще консумира енергия в това съпротивление, тази част от консумираната енергия се нарича загуба на проводимост. Изборът на MOSFET с ниско съпротивление при включване ще намали загубата на съпротивление при включване. В днешно време съпротивлението при включване на MOSFET с ниска мощност обикновено е около десетки милиома, като има и няколко милиома. MOSFET не трябва да се завършват в един миг, когато се включват и изключват. Има процес на намаляване на напрежението при двата края на MOSFET и има процес на увеличаване на тока, протичащ през него. През този период от време загубата на MOSFET е произведение на напрежението и тока, което се нарича загуба при превключване. Обикновено загубата при превключване е много по-голяма от загубата на проводимост и колкото по-висока е честотата на превключване, толкова по-голяма е загубата. Продуктът на напрежението и тока в момента на провеждане е много голям, което води до големи загуби. Съкращаването на времето за превключване намалява загубата при всяко провеждане; намаляването на честотата на превключване намалява броя на превключванията за единица време. И двата подхода намаляват загубите при превключване.

В сравнение с биполярните транзистори, обикновено се смята, че не е необходим ток, за да се направи aMOSFETповедение, докато напрежението на GS е над определена стойност. Това е лесно да се направи, но имаме нужда и от скорост. Както можете да видите в структурата на MOSFET, има паразитен капацитет между GS, GD и задвижването на MOSFET всъщност е зареждането и разреждането на капацитета. Зареждането на кондензатора изисква ток, тъй като незабавното зареждане на кондензатора може да се разглежда като късо съединение, така че моментният ток ще бъде по-висок. Първото нещо, което трябва да се отбележи при избора/проектирането на MOSFET драйвер, е размерът на моментния ток на късо съединение, който може да бъде осигурен.

Второто нещо, което трябва да се отбележи, е, че обикновено се използва в NMOS задвижване от висок клас, напрежението на вратата в режим на работа трябва да бъде по-голямо от напрежението на източника. High-end задвижване MOSFET на напрежението на източника и напрежението на източване (VCC) същото, така че тогава напрежението на портата от VCC 4V или 10V. ако в същата система, за да получим по-голямо напрежение от VCC, трябва да се специализираме във веригата за усилване. Много двигателни драйвери имат интегрирани зарядни помпи, важно е да се отбележи, че трябва да изберете подходящия външен капацитет, за да получите достатъчно ток на късо съединение за задвижване на MOSFET. 4V или 10V е често използваният MOSFET на напрежение, дизайнът, разбира се, трябва да имате определен марж. Колкото по-високо е напрежението, толкова по-висока е скоростта на включено състояние и толкова по-ниско е съпротивлението на включено състояние. Сега има и по-малки MOSFET транзистори с включено напрежение, използвани в различни области, но в 12V автомобилна електронна система обикновено е достатъчно 4V включено състояние. Най-забележителната характеристика на MOSFET е превключващата характеристика на доброто, така че се използва широко в необходимост от електронни превключващи вериги, като импулсно захранване и моторно задвижване, но също и димиране на осветлението. Провеждането означава да действа като превключвател, което е еквивалентно на затваряне на превключвател. NMOS характеристики, Vgs по-големи от определена стойност ще провеждат, подходящи за използване в случай, когато източникът е заземен (задвижване от нисък клас), стига портата напрежение от 4V или 10V. Характеристики на PMOS, Vgs по-малко от определена стойност ще провеждат, подходящи за използване в случай, когато източникът е свързан към VCC (устройство от висок клас). Въпреки това, въпреки че PMOS може лесно да се използва като драйвер от висок клас, NMOS обикновено се използва в драйвери от висок клас поради голямото съпротивление при включване, високата цена и малкото видове замяна.

Сега MOSFET управлява приложения с ниско напрежение, когато използвате 5V захранване, този път, ако използвате традиционната структура на тотемния стълб, поради транзистора да бъде около 0.7V спад на напрежението, което води до действителния финал, добавен към портата на напрежението е само 4,3 V. Понастоящем избираме номиналното напрежение на портата от 4,5 V на MOSFET при наличието на определени рискове. Същият проблем възниква при използване на 3V или други случаи на захранване с ниско напрежение. Двойно напрежение се използва в някои управляващи вериги, където логическата секция използва типично 5V или 3,3V цифрово напрежение, а захранващата секция използва 12V или дори по-високо. Двете напрежения са свързани с обща маса. Това поставя изискване да се използва верига, която позволява на страната с ниско напрежение да контролира ефективно MOSFET от страната с високо напрежение, докато MOSFET от страната с високо напрежение ще се изправи пред същите проблеми, споменати в 1 и 2. И в трите случая, структурата на тотемния стълб не може да отговори на изходните изисквания и много готови интегрални схеми на драйвери на MOSFET не изглежда да включват структура за ограничаване на напрежението на вратата. Входното напрежение не е фиксирана стойност, то варира с времето или други фактори. Тази вариация води до нестабилност на задвижващото напрежение, предоставено на MOSFET от PWM веригата. За да направят MOSFET безопасен от високи напрежения на портата, много MOSFET имат вградени регулатори на напрежението, за да ограничат принудително амплитудата на напрежението на портата.

 

В този случай, когато предоставеното задвижващо напрежение надвишава напрежението на регулатора, това ще причини голяма статична консумация на енергия. В същото време, ако просто използвате принципа на резисторния делител на напрежението, за да намалите напрежението на портата, ще има относително високо входно напрежение, MOSFET работи добре, докато входното напрежение се намалява, когато напрежението на гейта е недостатъчно, за да причини недостатъчно пълна проводимост, като по този начин се увеличава консумацията на енергия.

Относително често срещана схема тук само за веригата на драйвера NMOS за извършване на прост анализ: Vl и Vh са съответно захранване от нисък и висок клас, двете напрежения могат да бъдат еднакви, но Vl не трябва да надвишава Vh. Q1 и Q2 образуват обърнат тотем, използван за постигане на изолация и в същото време за да се гарантира, че двете задвижващи тръби Q3 и Q4 няма да бъдат включени по едно и също време. R2 и R3 осигуряват еталонното напрежение на PWM и чрез промяна на това еталонно напрежение можете да накарате веригата да работи добре и напрежението на гейта не е достатъчно, за да предизвика цялостна проводимост, като по този начин увеличава консумацията на енергия. R2 и R3 осигуряват еталонното напрежение на PWM, като промените това еталонно, можете да оставите веригата да работи в формата на вълната на PWM сигнала в относително стръмна и права позиция. Q3 и Q4 се използват за осигуряване на задвижващ ток, поради времето на включване, Q3 и Q4 спрямо Vh и GND са само минимален спад на напрежението Vce, този спад на напрежението обикновено е само 0,3 V или така, много по-нисък от 0,7 V Vce R5 и R6 са резистори за обратна връзка за вземане на проби от напрежението на портата, след вземане на проби от напрежението, напрежението на портата се използва като резистор за обратна връзка към напрежението на портата, а напрежението на пробата се използва за напрежението на портата. R5 и R6 са резистори за обратна връзка, използвани за вземане на проби от напрежението на портата, което след това преминава през Q5, за да създаде силна отрицателна обратна връзка върху основите на Q1 и Q2, като по този начин ограничава напрежението на вратата до крайна стойност. Тази стойност може да се регулира от R5 и R6. И накрая, R1 осигурява ограничението на базовия ток към Q3 и Q4, а R4 осигурява ограничението на тока на затвора към MOSFET, което е ограничението на Ice на Q3Q4. Ускоряващ кондензатор може да бъде свързан паралелно над R4, ако е необходимо.                                         

Когато проектират преносими устройства и безжични продукти, подобряването на производителността на продукта и удължаването на времето за работа на батерията са два проблема, с които дизайнерите трябва да се сблъскат. DC-DC преобразувателите имат предимствата на висока ефективност, висок изходен ток и нисък ток на покой, които са много подходящи за захранване на преносими устройства.

DC-DC преобразувателите имат предимствата на висока ефективност, висок изходен ток и нисък ток на покой, които са много подходящи за захранване на преносими устройства. Понастоящем основните тенденции в развитието на технологията за проектиране на DC-DC преобразуватели включват: високочестотна технология: с увеличаването на честотата на превключване размерът на превключващия преобразувател също намалява, плътността на мощността е значително увеличена и динамичната реакцията е подобрена. малък

Честотата на превключване на мощния DC-DC преобразувател ще се повиши до нивото на мегахерца. Технология за ниско изходно напрежение: С непрекъснатото развитие на технологията за производство на полупроводници, работното напрежение на микропроцесорите и преносимото електронно оборудване става все по-ниско и по-ниско, което изисква бъдещият DC-DC преобразувател да може да осигури ниско изходно напрежение, за да се адаптира към микропроцесора и преносимото електронно оборудване, което изисква бъдещ DC-DC преобразувател, който може да осигури ниско изходно напрежение, за да се адаптира към микропроцесора.

Достатъчно, за да осигури ниско изходно напрежение, за да се адаптира към микропроцесори и преносимо електронно оборудване. Тези технологични разработки поставят по-високи изисквания към дизайна на захранващите чипове. На първо място, с нарастващата честота на превключване се изтъква производителността на превключващите компоненти

Високи изисквания за производителност на превключващия елемент и трябва да има съответния превключващ елемент задвижваща верига, за да се гарантира, че превключващият елемент в честотата на превключване до нивото на мегахерца при нормална работа. Второ, за преносимите електронни устройства, захранвани от батерии, работното напрежение на веригата е ниско (в случай на литиеви батерии, например).

Литиеви батерии, например, работно напрежение от 2,5 ~ 3,6 V), така че захранващият чип за по-ниско напрежение.

MOSFET има много ниско съпротивление при включване, ниска консумация на енергия, в настоящия популярен високоефективен DC-DC чип повече MOSFET като превключвател на захранването. Въпреки това, поради големия паразитен капацитет на MOSFET. Това поставя по-високи изисквания към проектирането на вериги на превключващи тръбни драйвери за проектиране на високочестотни DC-DC преобразуватели. Съществуват различни CMOS, BiCMOS логически схеми, използващи Bootstrap Boost структура и драйверни вериги като големи капацитивни товари в ULSI дизайн с ниско напрежение. Тези вериги са в състояние да работят правилно при условия на по-малко от 1V захранващо напрежение и могат да работят при условия на капацитет на натоварване 1 ~ 2pF, честотата може да достигне десетки мегабита или дори стотици мегахерци. В тази статия схемата за усилване на първоначалното зареждане се използва за проектиране на способност за задвижване с голям капацитет на натоварване, подходяща за задвижваща верига на DC-DC преобразувател с ниско напрежение и висока честота на превключване. Напрежение от нисък клас и ШИМ за управление на MOSFET от висок клас. PWM сигнал с малка амплитуда за задвижване на изискванията за високо напрежение на портата на MOSFET.