Stor pakke MOSFET-driverkrets

Først av alt, MOSFET-typen og strukturen,MOSFETer en FET (en annen er JFET), kan produseres til forbedret eller uttømningstype, P-kanal eller N-kanal totalt fire typer, men den faktiske bruken av bare forbedrede N-kanal MOSFETer og forbedrede P-kanal MOSFETer, så vanligvis referert til som NMOS eller PMOS refererer til disse to typene. For disse to typene forbedrede MOSFET-er er NMOS den mest brukte, grunnen er at motstanden er liten og enkel å produsere. Derfor brukes NMOS generelt til å bytte strømforsyning og motordrivapplikasjoner.

I den følgende innledningen er de fleste sakene dominert av NMOS. parasittisk kapasitans eksisterer mellom de tre pinnene til MOSFET, en funksjon som ikke er nødvendig, men som oppstår på grunn av begrensninger i produksjonsprosessen. Tilstedeværelsen av parasittisk kapasitans gjør det litt vanskelig å designe eller velge en driverkrets. Det er en parasittisk diode mellom avløpet og kilden. Dette kalles kroppsdioden og er viktig for å drive induktive belastninger som motorer. Forresten, kroppsdioden er bare til stede i individuelle MOSFET-er og er vanligvis ikke til stede inne i en IC-brikke.

MOSFETsvitsjerørstap, enten det er NMOS eller PMOS, etter at ledningen av på-motstanden eksisterer, slik at strømmen vil forbruke energi i denne motstanden, kalles denne delen av den forbrukte energien ledningstap. Valg av MOSFET-er med lav på-motstand vil redusere på-motstandstapet. I dag er på-motstanden til laveffekt-MOSFET-er vanligvis rundt titalls milliohm, og noen få milliohm er også tilgjengelig. MOSFET-er må ikke fullføres på et øyeblikk når de er på og av. Det er en prosess med å redusere spenningen ved de to endene av MOSFET-en, og det er en prosess med å øke strømmen som flyter gjennom den. I løpet av denne tidsperioden er tapet av MOSFET-er produktet av spenning og strømmen, som kalles koblingstapet. Vanligvis er svitsjetapet mye større enn ledningstapet, og jo raskere svitsjefrekvensen er, jo større tapet. Produktet av spenning og strøm ved ledningstidspunktet er veldig stort, noe som resulterer i store tap. Forkorting av koblingstiden reduserer tapet ved hver ledning; reduksjon av svitsjefrekvensen reduserer antall brytere per tidsenhet. Begge disse tilnærmingene reduserer byttetapene.

Sammenlignet med bipolare transistorer, er det generelt antatt at det ikke kreves strøm for å lage enMOSFEToppførsel, så lenge GS-spenningen er over en viss verdi. Dette er enkelt å gjøre, men vi trenger også fart. Som du kan se i strukturen til MOSFET, er det en parasittisk kapasitans mellom GS, GD, og ​​kjøringen av MOSFET er faktisk lading og utlading av kapasitansen. Lading av kondensatoren krever en strøm, fordi å lade kondensatoren øyeblikkelig kan sees på som en kortslutning, så den momentane strømmen vil være høyere. Det første du bør merke deg når du velger/designer en MOSFET-driver er størrelsen på den øyeblikkelige kortslutningsstrømmen som kan gis.

Den andre tingen å merke seg er at, vanligvis brukt i high-end NMOS-stasjoner, må gatespenningen på tid være større enn kildespenningen. High-end stasjon MOSFET på kildespenning og dreneringsspenning (VCC) det samme, så da gatespenningen enn VCC 4V eller 10V. hvis i samme system, for å få en større spenning enn VCC, må vi spesialisere oss i boost-kretsen. Mange motordrivere har integrerte ladepumper, det er viktig å merke seg at du bør velge riktig ekstern kapasitans for å få nok kortslutningsstrøm til å drive MOSFET. 4V eller 10V er den mest brukte MOSFET på spenning, designen må selvfølgelig ha en viss margin. Jo høyere spenningen er, desto raskere er hastigheten på tilstanden og desto lavere motstanden på tilstanden. Nå er det også mindre MOSFET-er med på-tilstand som brukes i forskjellige felt, men i 12V bilelektronikksystemet er generelt 4V på-tilstand nok. MOSFETs mest bemerkelsesverdige funksjon er svitsjekarakteristikkene til varen, så den er mye brukt i behov for elektroniske koblingskretser, som koblingsstrømforsyning og motordrift, men også lysdimming. Ledende betyr å fungere som en bryter, som tilsvarer en bryterlukking.NMOS-karakteristikk, Vgs større enn en viss verdi vil lede, egnet for bruk i tilfelle når kilden er jordet (low-end drive), så lenge porten spenning på 4V eller 10V.PMOS karakteristikk, Vgs mindre enn en viss verdi vil lede, egnet for bruk i tilfelle når kilden er koblet til VCC (high-end drive). Men selv om PMOS lett kan brukes som en avansert driver, brukes NMOS vanligvis i avanserte drivere på grunn av den store motstanden, høy pris og få erstatningstyper.

Nå MOSFET drive lavspent applikasjoner, når bruk av 5V strømforsyning, denne gangen hvis du bruker den tradisjonelle totempæl struktur, på grunn av transistoren være ca 0,7V spenningsfall, noe som resulterer i den faktiske endelige lagt til porten på spenningen er bare 4,3 V. På dette tidspunktet velger vi den nominelle portspenningen på 4,5V på MOSFET-en på eksistensen av visse risikoer. Det samme problemet oppstår ved bruk av 3V eller andre lavspente strømforsyninger. Dobbel spenning brukes i noen kontrollkretser der den logiske delen bruker en typisk 5V eller 3,3V digital spenning og strømdelen bruker 12V eller enda høyere. De to spenningene kobles sammen med en felles jord. Dette setter et krav om å bruke en krets som lar lavspenningssiden effektivt styre MOSFET på høyspenningssiden, mens MOSFET på høyspenningssiden vil møte de samme problemene nevnt i 1 og 2. I alle tre tilfellene vil totempæl struktur kan ikke oppfylle utgangskravene, og mange off-the-sokkel MOSFET driver ICer ser ikke ut til å inkludere en portspenningsbegrensende struktur. Inngangsspenningen er ikke en fast verdi, den varierer med tid eller andre faktorer. Denne variasjonen fører til at drivspenningen som leveres til MOSFET av PWM-kretsen, er ustabil. For å gjøre MOSFET-en sikker mot høye portspenninger, har mange MOSFET-er innebygde spenningsregulatorer for å kraftig begrense amplituden til portspenningen.

I dette tilfellet, når drivspenningen som leveres overstiger spenningen til regulatoren, vil det forårsake et stort statisk strømforbruk. Samtidig, hvis du bare bruker prinsippet om motstandsspenningsdeler for å redusere portspenningen, vil det være en relativt høy inngangsspenning fungerer MOSFET-en godt, mens inngangsspenningen reduseres når gatespenningen er utilstrekkelig til å forårsake utilstrekkelig fullstendig ledning, og dermed øker strømforbruket.

Relativt vanlig krets her bare for NMOS-driverkretsen for å gjøre en enkel analyse: Vl og Vh er henholdsvis low-end og high-end strømforsyningen, de to spenningene kan være de samme, men Vl bør ikke overstige Vh. Q1 og Q2 danner en omvendt totempæl, som brukes for å oppnå isolasjonen, og samtidig for å sikre at de to driverrørene Q3 og Q4 ikke vil være på samtidig. R2 og R3 gir PWM-spenningsreferansen, og ved å endre denne referansen kan du få kretsen til å fungere bra, og portspenningen er ikke nok til å forårsake en grundig ledning, og dermed øke strømforbruket. R2 og R3 gir PWM-spenningsreferansen, ved å endre denne referansen kan du la kretsen fungere i PWM-signalbølgeformen er relativt bratt og rett posisjon. Q3 og Q4 brukes til å gi drivstrømmen, på grunn av på-tiden, Q3 og Q4 i forhold til Vh og GND er bare et minimum av et Vce spenningsfall, dette spenningsfallet er vanligvis bare 0,3V eller så, mye lavere enn 0,7V Vce R5 og R6 er tilbakekoblingsmotstander for portspenningssamplingen, etter sampling av spenningen brukes spenningen til porten som en tilbakemeldingsmotstand til portspenning, og spenningen til prøven brukes til portspenningen. R5 og R6 er tilbakekoblingsmotstander som brukes til å prøve portspenningen, som deretter føres gjennom Q5 for å skape en sterk negativ tilbakemelding på basene til Q1 og Q2, og dermed begrense portspenningen til en endelig verdi. Denne verdien kan justeres med R5 og R6. Til slutt gir R1 begrensningen av basisstrømmen til Q3 og Q4, og R4 gir begrensningen av portstrømmen til MOSFET-ene, som er begrensningen av isen til Q3Q4. En akselerasjonskondensator kan kobles parallelt over R4 om nødvendig.                                         

Når de designer bærbare enheter og trådløse produkter, er forbedring av produktytelsen og forlenget batteridriftstid to problemer designere må møte. DC-DC-omformere har fordelene med høy effektivitet, høy utgangsstrøm og lav hvilestrøm, som er svært egnet for å drive bærbare enheter. enheter.

DC-DC-omformere har fordelene med høy effektivitet, høy utgangsstrøm og lav hvilestrøm, som er svært egnet for å drive bærbare enheter. For øyeblikket inkluderer hovedtrendene i utviklingen av DC-DC-omformerdesignteknologi: høyfrekvensteknologi: med økningen i svitsjingsfrekvensen reduseres også størrelsen på svitsjeomformeren, effekttettheten er betydelig økt, og den dynamiske responsen er forbedret. Liten

Strøm DC-DC-omformerens byttefrekvens vil stige til megahertz-nivået. Lavutgangsspenningsteknologi: Med den kontinuerlige utviklingen av halvlederproduksjonsteknologi blir driftsspenningen for mikroprosessorer og bærbart elektronisk utstyr lavere og lavere, noe som krever at fremtidig DC-DC-omformer kan gi lav utgangsspenning for å tilpasse seg mikroprosessoren og bærbart elektronisk utstyr, som krever fremtidig DC-DC-omformer kan gi lav utgangsspenning for å tilpasse seg mikroprosessoren.

Nok til å gi lav utgangsspenning for å tilpasse seg mikroprosessorer og bærbart elektronisk utstyr. Denne teknologiske utviklingen stiller høyere krav til utformingen av strømforsyningsbrikkekretser. Først av alt, med den økende svitsjefrekvensen, fremheves ytelsen til svitsjekomponentene

Høye krav til ytelsen til bryterelementet, og må ha den tilsvarende bryterelementet drivkrets for å sikre at bryterelementet i bryterfrekvensen opp til megahertz-nivået for normal drift. For det andre, for batteridrevne bærbare elektroniske enheter, er kretsens driftsspenning lav (for eksempel når det gjelder litiumbatterier).

Litium-batterier, for eksempel, driftsspenning på 2,5 ~ 3,6V), så strømforsyningen chip for lavere spenning.

MOSFET har en svært lav på-motstand, lavt energiforbruk, i dagens populære høyeffektive DC-DC-brikke mer MOSFET som en strømbryter. På grunn av den store parasittiske kapasitansen til MOSFET-er. Dette stiller høyere krav til utformingen av svitsjerørsdriverkretser for utforming av høyfrekvente DC-DC-omformere. Det er forskjellige CMOS, BiCMOS logiske kretser som bruker bootstrap boost struktur og driver kretser som store kapasitive belastninger i lavspent ULSI design. Disse kretsene er i stand til å fungere ordentlig under forholdene med mindre enn 1V spenningsforsyning, og kan fungere under forholdene med belastningskapasitans 1 ~ 2pF frekvens kan nå titalls megabit eller til og med hundrevis av megahertz. I denne artikkelen brukes bootstrap boost-kretsen til å designe en drivkapasitet med stor belastningskapasitans, egnet for drivkretser for lavspenning, høy svitsjfrekvensforsterker DC-DC-omformer. Low-end spenning og PWM for å drive high-end MOSFET-er. liten amplitude PWM-signal for å drive høye portspenningskrav til MOSFET-er.