Liela komplekta MOSFET draivera shēma

Pirmkārt, MOSFET tips un struktūra,MOSFETir FET (cits ir JFET), var tikt ražots uzlabotā vai izsmeltā veidā, P-kanāls vai N-kanāls kopumā četros veidos, bet faktiski tiek piemēroti tikai uzlaboti N-kanāla MOSFET un uzlaboti P-kanāla MOSFET, tāpēc parasti saukts par NMOS vai PMOS attiecas uz šiem diviem veidiem. Šiem diviem uzlaboto MOSFET veidiem biežāk tiek izmantots NMOS, tāpēc ieslēgšanas pretestība ir maza un viegli izgatavojama. Tāpēc NMOS parasti izmanto komutācijas barošanas avota un motora piedziņas lietojumos.

Nākamajā ievadā lielākajā daļā gadījumu dominē NMOS. parazitārā kapacitāte pastāv starp trim MOSFET tapām, kas nav nepieciešama, bet rodas ražošanas procesa ierobežojumu dēļ. Parazītiskās kapacitātes klātbūtne padara draivera ķēdes projektēšanu vai izvēli nedaudz sarežģītu. Starp kanalizāciju un avotu atrodas parazitārā diode. To sauc par korpusa diodi, un tas ir svarīgi, vadot induktīvās slodzes, piemēram, motorus. Starp citu, korpusa diode atrodas tikai atsevišķos MOSFET, un parasti tā nav IC mikroshēmā.

MOSFETpārslēgšanas caurules zudums neatkarīgi no tā, vai tas ir NMOS vai PMOS, pēc ieslēgšanas pretestības vadītspējas pastāvēšanas tā, ka strāva patērēs enerģiju šajā pretestībā, šo patērētās enerģijas daļu sauc par vadīšanas zudumu. MOSFET izvēle ar zemu ieslēgšanas pretestību samazinās ieslēgšanas pretestības zudumu. Mūsdienās mazjaudas MOSFET ieslēgšanas pretestība parasti ir aptuveni desmiti miliomi, un ir pieejami arī daži miliomi. MOSFET nedrīkst pabeigt vienā mirklī, kad tie ir ieslēgti un izslēgti. Notiek sprieguma samazināšanas process abos MOSFET galos, un notiek caur to plūstošās strāvas palielināšanas process.Šajā laika periodā MOSFET zudums ir sprieguma rezultāts. un strāva, ko sauc par pārslēgšanas zudumu. Parasti pārslēgšanas zudumi ir daudz lielāki nekā vadītspējas zudumi, un jo ātrāka ir pārslēgšanas frekvence, jo lielāks ir zudums. Sprieguma un strāvas reizinājums vadīšanas brīdī ir ļoti liels, kā rezultātā rodas lieli zudumi. Pārslēgšanas laika saīsināšana samazina zudumus katrā vadīšanas reizē; samazinot pārslēgšanas frekvenci, tiek samazināts slēdžu skaits laika vienībā. Abas šīs pieejas samazina pārslēgšanas zudumus.

Salīdzinot ar bipolāriem tranzistoriem, parasti tiek uzskatīts, ka strāva nav nepieciešama, lai izveidotu aMOSFETvadīties, kamēr GS spriegums pārsniedz noteiktu vērtību. Tas ir viegli izdarāms, taču mums ir nepieciešams arī ātrums. Kā redzat MOSFET struktūrā, starp GS, GD ir parazitāra kapacitāte, un MOSFET vadīšana faktiski ir kapacitātes uzlāde un izlāde. Kondensatora uzlādēšanai ir nepieciešama strāva, jo kondensatora momentāno uzlādi var uzskatīt par īssavienojumu, tāpēc momentānā strāva būs lielāka. Pirmā lieta, kas jāņem vērā, izvēloties/izstrādājot MOSFET draiveri, ir momentānās īssavienojuma strāvas lielums, ko var nodrošināt.

Otra lieta, kas jāņem vērā, ir tāda, ka, parasti izmantojot augstākās klases piedziņas NMOS, ieslēgšanas vārsta spriegumam ir jābūt lielākam par avota spriegumu. High-end disku MOSFET uz avota spriegumu un drenāžas spriegumu (VCC) tas pats, tāpēc vārtu spriegums nekā VCC 4V vai 10V. ja tajā pašā sistēmā, lai iegūtu lielāku spriegumu nekā VCC, mums jāspecializējas pastiprināšanas ķēdē. Daudziem motoru draiveriem ir integrēti uzlādes sūkņi, ir svarīgi ņemt vērā, ka jums vajadzētu izvēlēties atbilstošu ārējo kapacitāti, lai iegūtu pietiekamu īssavienojuma strāvu MOSFET darbināšanai. 4V vai 10V ir parasti izmantotais MOSFET spriegumam, dizains, protams, jums ir jābūt noteiktai rezervei. Jo augstāks ir spriegums, jo ātrāks ir ieslēgtā stāvokļa ātrums un mazāka ieslēgšanas stāvokļa pretestība. Tagad ir arī mazāki ieslēgta sprieguma MOSFET, ko izmanto dažādās jomās, bet 12 V automobiļu elektronikas sistēmā parasti pietiek ar 4 V ieslēgtu stāvokli. MOSFET visievērojamākā iezīme ir preču pārslēgšanas īpašības, tāpēc to plaši izmanto nepieciešamība pēc elektroniskām komutācijas shēmām, piemēram, komutācijas barošanas avota un motora piedziņas, kā arī apgaismojuma aptumšošanas. Vadošie līdzekļi, kas darbojas kā slēdzis, kas ir līdzvērtīgs slēdža slēgšanai. NMOS raksturlielumi, Vgs, kas ir lielāki par noteiktu vērtību, vadīs, piemērots lietošanai gadījumā, ja avots ir iezemēts (zemas klases piedziņa), kamēr vārti spriegums 4V vai 10V.PMOS raksturlielumi, Vgs, kas mazāks par noteiktu vērtību vadīs, piemērots lietošanai gadījumā, ja avots ir pievienots VCC (augstākās klases piedziņai). Tomēr, lai gan PMOS var viegli izmantot kā augstākās klases draiverus, NMOS parasti tiek izmantots augstākās klases draiveros, jo ir liela pretestība, augsta cena un daži nomaiņas veidi.

Tagad MOSFET vadīt zemsprieguma lietojumprogrammas, kad tiek izmantots 5V barošanas avots, šoreiz, ja izmantojat tradicionālo totēma pola struktūru, tranzistors ir aptuveni 0,7 V sprieguma kritums, kā rezultātā faktiskais gala pievienots vārtiem uz spriegums ir tikai 4,3 V. Šobrīd mēs izvēlamies MOSFET nominālo aizslēga spriegumu 4,5 V, pamatojoties uz noteiktu risku esamību. Tāda pati problēma rodas, izmantojot 3V vai citus zemsprieguma barošanas avotus. Duālais spriegums tiek izmantots dažās vadības ķēdēs, kur loģiskā sekcija izmanto tipisku 5 V vai 3,3 V digitālo spriegumu, bet jaudas sekcija izmanto 12 V vai pat lielāku. Abi spriegumi ir savienoti, izmantojot kopīgu zemējumu. Tas nosaka prasību izmantot ķēdi, kas ļauj zemsprieguma pusei efektīvi kontrolēt MOSFET augstsprieguma pusē, savukārt MOSFET augstsprieguma pusē saskarsies ar tām pašām problēmām, kas minētas 1. un 2. punktā. Visos trīs gadījumos totēma staba struktūra nevar atbilst izvades prasībām, un šķiet, ka daudzos MOSFET draivera IC nav iekļauta vārtu sprieguma ierobežošanas struktūra. Ieejas spriegums nav fiksēta vērtība, tas mainās atkarībā no laika vai citiem faktoriem. Šīs izmaiņas izraisa piedziņas spriegumu, ko PWM ķēde nodrošina MOSFET, nestabilu. Lai MOSFET aizsargātu pret augstiem vārtu spriegumiem, daudzos MOSFET ir iebūvēti sprieguma regulatori, lai stingri ierobežotu vārtu sprieguma amplitūdu.

Šajā gadījumā, kad nodrošinātais piedziņas spriegums pārsniedz regulatora spriegumu, tas radīs lielu statiskās enerģijas patēriņu. Tajā pašā laikā, ja jūs vienkārši izmantojat rezistoru sprieguma dalītāja principu, lai samazinātu vārtu spriegumu, būs relatīvi augsts ieejas spriegums, MOSFET darbojas labi, savukārt ieejas spriegums tiek samazināts, ja vārtu spriegums ir nepietiekams, lai izraisītu nepietiekami pilnīgu vadītspēju, tādējādi palielinot enerģijas patēriņu.

Salīdzinoši izplatīta shēma šeit ir tikai NMOS draivera ķēdei, lai veiktu vienkāršu analīzi: Vl un Vh ir attiecīgi zemas un augstākās klases barošanas avoti, abi spriegumi var būt vienādi, bet Vl nedrīkst pārsniegt Vh. Q1 un Q2 veido apgrieztu totēma stabu, ko izmanto, lai panāktu izolāciju un tajā pašā laikā nodrošinātu, ka abas vadītāja caurules Q3 un Q4 nebūs ieslēgtas vienlaikus. R2 un R3 nodrošina PWM sprieguma atsauci, un, mainot šo atsauci, jūs varat panākt, lai ķēde darbotos labi, un vārtu spriegums nav pietiekams, lai radītu rūpīgu vadītspēju, tādējādi palielinot enerģijas patēriņu. R2 un R3 nodrošina PWM sprieguma atsauci, mainot šo atsauci, jūs varat ļaut ķēdei darboties PWM signāla viļņu formā, kas ir salīdzinoši stāva un taisna. Q3 un Q4 tiek izmantoti, lai nodrošinātu piedziņas strāvu, jo ieslēgšanās laika dēļ Q3 un Q4 attiecībā pret Vh un GND ir tikai minimālais Vce sprieguma kritums, šis sprieguma kritums parasti ir tikai aptuveni 0,3 V, daudz mazāks. par 0,7 V Vce R5 un R6 ir atgriezeniskās saites rezistori vārtu sprieguma paraugu ņemšanai, pēc sprieguma paraugu ņemšanas vārtu spriegumu izmanto kā atgriezeniskās saites rezistoru vārtu spriegums, un parauga spriegums tiek izmantots vārtu spriegumam. R5 un R6 ir atgriezeniskās saites rezistori, ko izmanto, lai ņemtu paraugu aizslēga spriegumam, kas pēc tam tiek izvadīts caur Q5, lai izveidotu spēcīgu negatīvu atgriezenisko saiti uz Q1 un Q2 bāzes, tādējādi ierobežojot aizslēga spriegumu līdz noteiktai vērtībai. Šo vērtību var regulēt ar R5 un R6. Visbeidzot, R1 nodrošina bāzes strāvas ierobežojumu līdz Q3 un Q4, un R4 nodrošina MOSFET aizbīdņu strāvas ierobežojumu, kas ir Q3Q4 ledus ierobežojums. Ja nepieciešams, virs R4 paralēli var pieslēgt paātrinājuma kondensatoru.

Izstrādājot pārnēsājamas ierīces un bezvadu produktus, ir divas problēmas, ar kurām dizaineriem jāsaskaras, produktu veiktspējas uzlabošana un akumulatora darbības laika pagarināšana. Līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju priekšrocības ir augsta efektivitāte, liela izejas strāva un zema miera strāva, kas ir ļoti piemērotas portatīvo ierīču barošanai. ierīces.

Līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājiem ir tādas priekšrocības kā augsta efektivitāte, liela izejas strāva un zema miera strāva, kas ir ļoti piemērotas portatīvo ierīču barošanai. Pašlaik galvenās tendences līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju projektēšanas tehnoloģiju attīstībā ir: augstfrekvences tehnoloģija: palielinoties pārslēgšanas frekvencei, tiek samazināts arī pārslēgšanas pārveidotāja izmērs, ievērojami palielināts jaudas blīvums un dinamiska. reakcija ir uzlabota. Mazs

Jaudas DC-DC pārveidotāja pārslēgšanas frekvence pieaugs līdz megahercu līmenim. Zema izejas sprieguma tehnoloģija: nepārtraukti attīstoties pusvadītāju ražošanas tehnoloģijai, mikroprocesoru un pārnēsājamo elektronisko iekārtu darba spriegums kļūst arvien zemāks un zemāks, tāpēc nākotnē līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājs var nodrošināt zemu izejas spriegumu, lai pielāgotos mikroprocesoram un portatīvajam elektroniskajam aprīkojumam, kas nepieciešama nākotnes DC-DC pārveidotājs var nodrošināt zemu izejas spriegumu, lai pielāgotos mikroprocesoram.

Pietiekami, lai nodrošinātu zemu izejas spriegumu, lai pielāgotos mikroprocesoriem un pārnēsājamām elektroniskām iekārtām. Šī tehnoloģiskā attīstība izvirza augstākas prasības elektroapgādes mikroshēmu ķēžu projektēšanai. Pirmkārt, pieaugot pārslēgšanas biežumam, tiek izvirzīta komutācijas komponentu veiktspēja

Augstas prasības attiecībā uz komutācijas elementa veiktspēju, un tai jābūt atbilstošai komutācijas elementa piedziņas ķēdei, lai nodrošinātu, ka komutācijas elementa pārslēgšanas frekvence ir līdz megahercu līmenim normālai darbībai. Otrkārt, ar baterijām darbināmām pārnēsājamām elektroniskām ierīcēm ķēdes darba spriegums ir zems (piemēram, litija bateriju gadījumā).

Litija baterijas, piemēram, darba spriegums 2,5 ~ 3,6 V), tāpēc strāvas padeves mikroshēma ir zemāka sprieguma.

MOSFET ir ļoti zema pretestība, zems enerģijas patēriņš, pašreizējā populārajā augstas efektivitātes līdzstrāvas līdzstrāvas mikroshēmā vairāk MOSFET kā strāvas slēdzi. Tomēr MOSFET lielās parazitārās kapacitātes dēļ. Tas izvirza augstākas prasības komutācijas cauruļu draiveru ķēžu projektēšanai augstas darba frekvences līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju projektēšanai. Ir dažādas CMOS, BiCMOS loģiskās shēmas, kas izmanto bootstrap pastiprināšanas struktūru un draiveru shēmas kā lielas kapacitatīvās slodzes zemsprieguma ULSI dizainā. Šīs shēmas spēj pareizi darboties sprieguma padeves apstākļos, kas ir mazāka par 1V, un var darboties slodzes kapacitātes apstākļos 1 ~ 2pF frekvence var sasniegt desmitiem megabitu vai pat simtiem megahercu. Šajā rakstā bootstrap pastiprināšanas ķēde tiek izmantota, lai izstrādātu lielas slodzes kapacitātes piedziņas spēju, kas piemērota zemsprieguma, augstas pārslēgšanas frekvences palielināšanas līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāja piedziņas ķēdei. Zema līmeņa spriegums un PWM, lai vadītu augstākās klases MOSFET. mazas amplitūdas PWM signāls, lai vadītu MOSFET augsta vārtu sprieguma prasības.