Sirkuit Supir MOSFET Paket ageung

Anu mimiti, jinis sareng struktur MOSFET,MOSFETnyaeta FET (lain JFET), bisa dijieun kana ditingkatkeun atawa tipe depletion, P-kanal atawa N-kanal jumlahna aya opat jenis, tapi aplikasi sabenerna ngan ditingkatkeun MOSFETs N-kanal jeung ditingkatkeun P-kanal MOSFETs, jadi biasana disebut salaku NMOS atanapi PMOS nujul kana dua jenis ieu. Pikeun dua jinis MOSFET anu ditingkatkeun ieu, anu paling sering dianggo nyaéta NMOS, alesanana nyaéta résistansi anu leutik, sareng gampang didamel. Ku alatan éta, NMOS umumna dipaké dina switching catu daya sarta aplikasi drive motor.

Dina bubuka di handap ieu, lolobana kasus didominasi ku NMOS. kapasitansi parasit aya antara tilu pin tina MOSFET, fitur nu teu diperlukeun tapi timbul alatan watesan prosés manufaktur. Ayana kapasitansi parasit ngajadikeun éta rada hésé pikeun ngarancang atanapi milih sirkuit supir. Aya dioda parasit antara solokan jeung sumber. Ieu disebut dioda awak sareng penting dina nyetir beban induktif sapertos motor. Ku jalan kitu, dioda awak ngan aya dina MOSFET individu sareng biasana henteu aya di jero chip IC.

MOSFETleungitna tube switching, naha éta téh NMOS atanapi PMOS, sanggeus konduksi tina on-lalawanan aya, ku kituna ayeuna bakal meakeun énergi dina lalawanan ieu, ieu bagian tina énergi dikonsumsi disebut leungitna konduksi. Pilihan MOSFET kalayan résistansi anu rendah bakal ngirangan leungitna résistansi. Kiwari, résistansi tina MOSFET kakuatan-rendah umumna sakitar puluhan milliohms, sareng sababaraha milliohms ogé sayogi.MOSFET henteu kedah réngsé sakedapan nalika aranjeunna hurung sareng mareuman. dua tungtung MOSFET, sarta aya prosés ngaronjatkeun arus ngalir ngaliwatan eta. Salila periode ieu waktos, leungitna MOSFETs mangrupakeun produk tina tegangan jeung ayeuna, nu disebut leungitna switching. Biasana leungitna switching jauh leuwih badag batan leungitna konduksi, sarta leuwih gancang frékuénsi switching, leungitna badag. Produk tegangan sareng arus dina sakedapan konduksi ageung pisan, nyababkeun karugian ageung. Shortening waktu switching ngurangan leungitna di unggal konduksi; ngurangan frékuénsi switching ngurangan jumlah switch per unit waktu. Duanana pendekatan ieu ngurangan karugian switching.

Dibandingkeun jeung transistor bipolar, umumna dipercaya yén euweuh arus diperlukeun pikeun nyieun aMOSFETngalaksanakeun, salami tegangan GS luhur nilai nu tangtu. Ieu gampang pikeun ngalakukeun, kumaha oge, urang ogé kudu speed. Sakumaha anjeun tiasa tingali dina struktur MOSFET, aya kapasitansi parasit antara GS, GD, sareng nyetir MOSFET, saleresna, ngecas sareng ngecas kapasitansi. Ngecas kapasitor merlukeun arus, sabab ngecas kapasitor instan bisa ditempo salaku sirkuit pondok, jadi arus sakedapan bakal leuwih luhur. Hal kahiji anu kedah diperhatoskeun nalika milih / ngarancang supir MOSFET nyaéta ukuran arus sirkuit pondok sakedapan anu tiasa disayogikeun.

Hal kadua anu kedah diperhatoskeun nyaéta, umumna dianggo dina NMOS drive high-end, tegangan gerbang dina waktosna kedah langkung ageung tibatan tegangan sumber. High-tungtung drive MOSFET dina tegangan sumber jeung tegangan solokan (VCC) sarua, jadi lajeng tegangan Gerbang ti VCC 4V atawa 10V. lamun dina sistem anu sarua, pikeun meunangkeun tegangan leuwih badag batan VCC, urang kudu ngahususkeun dina sirkuit dorongan. Loba drivers motor geus terpadu pompa muatan, hal anu penting pikeun dicatet yén anjeun kudu milih capacitance éksternal luyu pikeun meunangkeun cukup pondok-circuit ayeuna keur ngajalankeun MOSFET nu. 4V atanapi 10V teh MOSFET ilahar dipaké dina tegangan, desain tangtu, anjeun kudu boga margin tangtu. Nu leuwih luhur tegangan, nu gancang laju on-state jeung handap lalawanan on-state. Ayeuna aya ogé MOSFETs tegangan dina kaayaan leutik dipaké dina widang béda, tapi dina sistem éléktronika otomotif 12V, umumna 4V on-state cukup. peryogi pikeun sirkuit switching éléktronik, kayaning switching catu daya jeung motor drive, tapi ogé cahaya dimming. Ngalaksanakeun hartina akting salaku switch, nu sarua jeung closure.NMOS switch ciri, Vgs gede ti nilai tangtu bakal ngalaksanakeun, cocog pikeun pamakéan dina kasus nalika sumber grounded (low-tungtung drive), salami Gerbang. tegangan 4V atanapi 10V.PMOS ciri, Vgs kirang ti nilai tangtu bakal ngalaksanakeun, cocog pikeun pamakéan dina kasus nalika sumber disambungkeun ka VCC (tinggi-tungtung drive). Sanajan kitu, najan PMOS bisa gampang dipaké salaku supir high-end, NMOS biasana dipaké dina drivers high-end alatan résistansi badag, harga tinggi, sarta sababaraha tipe ngagantian.

Ayeuna MOSFET ngajalankeun aplikasi tegangan-rendah, nalika nganggo catu daya 5V, waktos ieu upami anjeun nganggo struktur kutub totem tradisional, kusabab transistor janten sakitar 0.7V tegangan serelek, hasilna ahir anu sabenerna ditambahkeun kana gerbang dina tegangan ngan 4.3 V. Dina waktu ieu, urang milih tegangan Gerbang nominal 4.5V tina MOSFET dina ayana resiko tangtu. Masalah anu sami lumangsung dina pamakean 3V atanapi kaayaan catu daya tegangan rendah anu sanés. Tegangan ganda dipaké dina sababaraha sirkuit kontrol dimana bagian logika ngagunakeun 5V atawa 3.3V tegangan digital has jeung bagian kakuatan ngagunakeun 12V atawa malah leuwih luhur. Dua tegangan disambungkeun maké taneuh umum. Ieu nempatkeun sarat pikeun ngagunakeun sirkuit anu ngamungkinkeun sisi tegangan low éféktif ngadalikeun MOSFET dina sisi tegangan tinggi, sedengkeun MOSFET di sisi tegangan tinggi bakal nyanghareupan masalah anu sarua disebutkeun dina 1 jeung 2. Dina tilu kasus, éta struktur kutub totem teu bisa minuhan sarat kaluaran, sarta loba kaluar deui-rak MOSFET supir ICs teu sigana kaasup struktur ngawatesan tegangan Gerbang. Tegangan input sanes nilai tetep, éta beda-beda ku waktos atanapi faktor sanésna. Variasi ieu nyababkeun tegangan drive anu disayogikeun ka MOSFET ku sirkuit PWM janten teu stabil. Pikeun ngajantenkeun MOSFET aman tina voltase gerbang anu luhur, seueur MOSFET gaduh régulator tegangan anu diwangun pikeun sacara paksa ngawatesan amplitudo tegangan gerbang.

Dina hal ieu, nalika tegangan drive disadiakeun ngaleuwihan tegangan régulator, éta bakal ngabalukarkeun konsumsi kakuatan statik badag Dina waktos anu sareng, lamun saukur ngagunakeun prinsip divider tegangan résistor pikeun ngurangan tegangan Gerbang, bakal aya rélatif a. tegangan input tinggi, MOSFET jalan ogé, sedengkeun tegangan input diréduksi nalika tegangan Gerbang teu cukup pikeun ngabalukarkeun insufficiently konduksi lengkep, sahingga ngaronjatkeun konsumsi kakuatan.

Circuit rélatif umum di dieu ngan pikeun sirkuit supir NMOS ngalakukeun analisis basajan: Vl na Vh nu low-tungtung na catu daya tinggi-tungtung, masing-masing, dua tegangan bisa jadi sarua, tapi Vl teu kudu ngaleuwihan Vh. Q1 jeung Q2 ngabentuk kutub totem inverted, dipaké pikeun ngahontal isolasi, sarta dina waktos anu sareng pikeun mastikeun yén dua tabung supir Q3 na Q4 moal on dina waktos anu sareng. R2 jeung R3 nyadiakeun rujukan tegangan PWM, sarta ku cara ngarobah rujukan ieu, anjeun tiasa ngadamel circuit jalan ogé, sarta tegangan Gerbang teu cukup pikeun ngabalukarkeun konduksi teleb, sahingga ngaronjatkeun konsumsi kakuatan. R2 jeung R3 nyadiakeun rujukan tegangan PWM, ku cara ngarobah rujukan ieu, anjeun tiasa ngantep karya circuit dina bentuk gelombang sinyal PWM relatif lungkawing tur posisi lempeng. Q3 sareng Q4 dianggo pikeun nyayogikeun arus drive, kusabab on-time, Q3 sareng Q4 relatif ka Vh sareng GND ngan ukur sakedik tegangan Vce, serelek tegangan ieu biasana ngan ukur 0.3V atanapi langkung handap. ti 0.7V Vce R5 na R6 mangrupakeun résistor eupan balik pikeun tegangan Gerbang sampling, sanggeus sampling tegangan, tegangan gerbang dipaké salaku résistor eupan balik kana tegangan Gerbang, sarta tegangan sampel dipaké. kana tegangan gerbang. R5 na R6 mangrupakeun résistor eupan balik dipaké pikeun sampel tegangan Gerbang, nu lajeng dialirkeun Q5 pikeun nyieun hiji eupan balik négatip kuat dina dasar Q1 na Q2, sahingga ngawatesan tegangan Gerbang ka nilai terhingga. nilai ieu bisa disaluyukeun ku R5 na R6. Tungtungna, R1 nyadiakeun watesan arus dasar ka Q3 na Q4, sarta R4 nyadiakeun watesan arus gerbang ka MOSFETs, nu watesan tina És of Q3Q4. Hiji kapasitor akselerasi bisa disambungkeun di paralel luhur R4 lamun perlu.                                         

Nalika ngarancang alat portabel sareng produk nirkabel, ningkatkeun kinerja produk sareng manjangkeun waktos operasi batré mangrupikeun dua masalah anu kedah disanghareupan ku desainer. Konverter DC-DC gaduh kaunggulan efisiensi anu luhur, arus kaluaran anu luhur sareng arus quiescent rendah, anu cocog pisan pikeun ngawasa portabel. alat-alat.

Konverter DC-DC gaduh kaunggulan efisiensi anu luhur, arus kaluaran anu luhur sareng arus quiescent anu rendah, anu cocog pisan pikeun ngawasa alat portabel. Ayeuna, tren utama dina pamekaran téknologi desain konverter DC-DC kalebet: téknologi frekuensi tinggi: kalayan paningkatan frekuensi switching, ukuran konverter switching ogé ngirangan, dénsitas kakuatan parantos ningkat sacara signifikan, sareng dinamis. respon geus ningkat. Leutik

Kakuatan DC-DC converter frékuénsi switching bakal naek ka tingkat megahertz. Téknologi tegangan kaluaran rendah: Kalayan pamekaran téknologi manufaktur semikonduktor, mikroprosesor sareng alat-alat éléktronik portabel tegangan operasi beuki handap, anu meryogikeun konverter DC-DC anu bakal datang tiasa nyayogikeun tegangan kaluaran rendah pikeun adaptasi kana mikroprosessor sareng alat éléktronik portabel, anu merlukeun converter DC-DC hareup bisa nyadiakeun tegangan kaluaran low pikeun adaptasi jeung microprocessor nu.

Cukup pikeun nyadiakeun tegangan kaluaran low pikeun adaptasi jeung microprocessors jeung alat éléktronik portabel. Kamajuan téknologi ieu nyayogikeun syarat anu langkung luhur pikeun desain sirkuit chip catu daya. Anu mimiti, kalayan ngaronjatna frékuénsi switching, kinerja komponén switching diteruskeun

Sarat tinggi pikeun kinerja unsur switching, sarta kudu boga saluyu switching elemen drive circuit pikeun mastikeun yén elemen switching dina frékuénsi switching nepi ka tingkat megahertz operasi normal. Kadua, pikeun alat-alat éléktronik portabel anu nganggo batré, tegangan operasi sirkuit rendah (upamana dina batré litium).

Batré litium, contona, tegangan operasi 2.5 ~ 3.6V), janten chip catu daya pikeun tegangan anu langkung handap.

MOSFET gaduh résistansi anu rendah, konsumsi énérgi anu rendah, dina chip DC-DC efisiensi tinggi anu populér ayeuna langkung MOSFET salaku saklar kakuatan. Sanajan kitu, alatan kapasitansi parasit badag tina MOSFETs. Ieu nempatkeun sarat anu langkung luhur dina desain ngagentos sirkuit supir tabung pikeun ngarancang konvérsi DC-DC frekuensi operasi anu luhur. Aya rupa-rupa CMOS, sirkuit logika BiCMOS ngagunakeun struktur dorongan bootstrap jeung sirkuit supir salaku beban kapasitif badag dina desain ULSI tegangan low. Sirkuit ieu tiasa dianggo leres dina kaayaan suplai tegangan kirang ti 1V, sareng tiasa dianggo dina kaayaan beban capacitance 1 ~ 2pF frékuénsi tiasa ngahontal puluhan megabit atanapi bahkan ratusan megahertz. Dina makalah ieu, sirkuit dorongan bootstrap dianggo pikeun ngarancang kamampuan drive kapasitansi beban anu ageung, cocog pikeun tegangan-rendah, frekuensi switching anu luhur naekeun sirkuit konverter konverter DC-DC. Tegangan low-tungtung sareng PWM pikeun ngajalankeun MOSFET high-end. sinyal PWM amplitudo leutik pikeun ngajalankeun syarat tegangan Gerbang tinggi MOSFETs.