Κύκλωμα οδήγησης MOSFET μεγάλου πακέτου

Πρώτα απ 'όλα, ο τύπος και η δομή MOSFET, το MOSFET είναι FET (άλλο είναι το JFET), μπορεί να κατασκευαστεί σε βελτιωμένο ή εξαντλητικό τύπο, κανάλι P ή κανάλι N συνολικά τεσσάρων τύπων, αλλά η πραγματική εφαρμογή μόνο ενισχυμένου N -MOSFET καναλιού και βελτιωμένα MOSFET καναλιού P, που συνήθως αναφέρονται ως NMOSFET, ή PMOSFET αναφέρεται στο Έτσι συνήθως αναφέρεται Το NMOSFET ή PMOSFET αναφέρεται σε αυτά τα δύο είδη. Για αυτούς τους δύο τύπους βελτιωμένων MOSFET, τα NMOSFET χρησιμοποιούνται συχνότερα λόγω της χαμηλής τους αντίστασης και της ευκολίας κατασκευής τους. Επομένως, τα NMOSFET χρησιμοποιούνται γενικά σε εφαρμογές μεταγωγής τροφοδοσίας και κίνησης κινητήρα και η ακόλουθη εισαγωγή εστιάζει επίσης στα NMOSFET. παρασιτική χωρητικότητα υπάρχει μεταξύ των τριών ακίδων τουMOSFET, το οποίο δεν χρειάζεται, αλλά μάλλον λόγω των περιορισμών της διαδικασίας παραγωγής. Η παρουσία παρασιτικής χωρητικότητας καθιστά λίγο δύσκολο τον σχεδιασμό ή την επιλογή ενός κυκλώματος οδήγησης. Υπάρχει μια παρασιτική δίοδος μεταξύ της αποχέτευσης και της πηγής. Αυτό ονομάζεται δίοδος αμαξώματος και είναι σημαντικό για την οδήγηση επαγωγικών φορτίων όπως οι κινητήρες. Παρεμπιπτόντως, η δίοδος σώματος υπάρχει μόνο σε μεμονωμένα MOSFET και συνήθως δεν υπάρχει μέσα σε ένα τσιπ IC.

Τώρα τοMOSFETοδηγείτε εφαρμογές χαμηλής τάσης, όταν η χρήση του τροφοδοτικού 5V, αυτή τη φορά, εάν χρησιμοποιείτε την παραδοσιακή δομή πόλου τοτέμ, λόγω του τρανζίστορ είναι περίπου 0,7V πτώση τάσης, με αποτέλεσμα το πραγματικό τελικό προστίθεται στην πύλη στην τάση είναι μόνο 4,3 V. Αυτή τη στιγμή, επιλέγουμε την ονομαστική τάση πύλης 4,5 V του MOSFET για την ύπαρξη ορισμένων κινδύνων. Το ίδιο πρόβλημα παρουσιάζεται στη χρήση 3V ή άλλων περιπτώσεων παροχής ρεύματος χαμηλής τάσης. Η διπλή τάση χρησιμοποιείται σε ορισμένα κυκλώματα ελέγχου όπου το λογικό τμήμα χρησιμοποιεί μια τυπική ψηφιακή τάση 5 V ή 3,3 V και το τμήμα ισχύος χρησιμοποιεί 12 V ή ακόμη υψηλότερη. Οι δύο τάσεις συνδέονται χρησιμοποιώντας κοινή γείωση. Αυτό απαιτεί τη χρήση ενός κυκλώματος που επιτρέπει στην πλευρά της χαμηλής τάσης να ελέγχει αποτελεσματικά το MOSFET στην πλευρά της υψηλής τάσης, ενώ το MOSFET στην πλευρά της υψηλής τάσης θα αντιμετωπίσει τα ίδια προβλήματα που αναφέρονται στα 1 και 2.

Και στις τρεις περιπτώσεις, η δομή του πόλου τοτέμ δεν μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις εξόδου και πολλά IC οδηγού MOSFET εκτός ραφιού δεν φαίνεται να περιλαμβάνουν δομή περιορισμού τάσης πύλης. Η τάση εισόδου δεν είναι μια σταθερή τιμή, ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο ή άλλους παράγοντες. Αυτή η διακύμανση κάνει την τάση κίνησης που παρέχεται στο MOSFET από το κύκλωμα PWM να είναι ασταθής. Προκειμένου να καταστεί το MOSFET ασφαλές από υψηλές τάσεις πύλης, πολλά MOSFET διαθέτουν ενσωματωμένους ρυθμιστές τάσης για να περιορίζουν με δύναμη το πλάτος της τάσης πύλης. Σε αυτήν την περίπτωση, όταν η τάση μετάδοσης κίνησης παρέχεται μεγαλύτερη από τον ρυθμιστή τάσης, θα προκαλέσει ταυτόχρονα μεγάλη κατανάλωση στατικής ισχύος, εάν απλώς χρησιμοποιήσετε την αρχή του διαιρέτη τάσης αντίστασης για να μειώσετε την τάση πύλης, θα υπάρξει σχετικά υψηλή τάση εισόδου, ηMOSFETλειτουργεί καλά, ενώ η τάση εισόδου μειώνεται όταν η τάση πύλης είναι ανεπαρκής για να προκαλέσει λιγότερο από πλήρη αγωγιμότητα, αυξάνοντας έτσι την κατανάλωση ενέργειας.

Σχετικά κοινό κύκλωμα εδώ μόνο για το κύκλωμα οδηγού NMOSFET για να κάνει μια απλή ανάλυση: Τα Vl και Vh είναι το τροφοδοτικό χαμηλής και υψηλής ποιότητας, οι δύο τάσεις μπορεί να είναι ίδιες, αλλά το Vl δεν πρέπει να υπερβαίνει το Vh. Τα Q1 και Q2 σχηματίζουν έναν ανεστραμμένο τοτέμ πόλο, που χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση της απομόνωσης και ταυτόχρονα για τη διασφάλιση ότι οι δύο σωλήνες οδηγού Q3 και Q4 δεν θα είναι η ίδια χρονική αγωγιμότητα. Τα R2 και R3 παρέχουν μια τάση PWM Τα R2 και R3 παρέχουν την αναφορά τάσης PWM, αλλάζοντας αυτήν την αναφορά, μπορείτε να αφήσετε το κύκλωμα να λειτουργεί στην κυματομορφή του σήματος PWM είναι σχετικά απότομη και ευθεία θέση. Τα Q3 και Q4 χρησιμοποιούνται για την παροχή του ρεύματος κίνησης, λόγω του χρόνου ενεργοποίησης, τα Q3 και Q4 σε σχέση με τα Vh και GND είναι μόνο μια ελάχιστη πτώση τάσης Vce, αυτή η πτώση τάσης είναι συνήθως μόνο 0,3V περίπου, πολύ χαμηλότερη από 0,7 V Vce R5 και R6 είναι οι αντιστάσεις ανάδρασης, που χρησιμοποιούνται για την πύλη R5 και R6 είναι αντιστάσεις ανάδρασης που χρησιμοποιούνται για τη δειγματοληψία της τάσης πύλης, η οποία είναι στη συνέχεια πέρασε από το Q5 για να δημιουργήσει μια ισχυρή αρνητική ανάδραση στις βάσεις των Q1 και Q2, περιορίζοντας έτσι την τάση πύλης σε μια πεπερασμένη τιμή. Αυτή η τιμή μπορεί να ρυθμιστεί με R5 και R6. Τέλος, το R1 παρέχει τον περιορισμό του ρεύματος βάσης στα Q3 και Q4 και το R4 παρέχει τον περιορισμό του ρεύματος πύλης στα MOSFET, που είναι ο περιορισμός του πάγου του Q3Q4. Ένας πυκνωτής επιτάχυνσης μπορεί να συνδεθεί παράλληλα πάνω από το R4 εάν είναι απαραίτητο.