Stort paket MOSFET Driver Circuit

Först av allt, MOSFET-typen och strukturen,MOSFETär en FET (en annan är JFET), kan tillverkas till förbättrad eller utarmningstyp, P-kanal eller N-kanal totalt fyra typer, men den faktiska tillämpningen av endast förbättrade N-kanals MOSFETs och förbättrade P-kanals MOSFETs, så vanligtvis kallad NMOS eller PMOS hänvisar till dessa två typer. För dessa två typer av förbättrade MOSFET:er är NMOS den vanligaste, anledningen är att på-motståndet är litet och lätt att tillverka. Därför används NMOS i allmänhet i växling av strömförsörjning och motordrivningstillämpningar.

I följande introduktion domineras de flesta fallen av NMOS. parasitisk kapacitans finns mellan de tre stiften på MOSFET, en funktion som inte behövs men som uppstår på grund av tillverkningsprocessens begränsningar. Närvaron av parasitisk kapacitans gör det lite knepigt att designa eller välja en drivkrets. Det finns en parasitisk diod mellan avloppet och källan. Detta kallas kroppsdioden och är viktigt för att driva induktiva belastningar som motorer. Förresten, kroppsdioden finns bara i enskilda MOSFET:er och är vanligtvis inte närvarande inuti ett IC-chip.

MOSFETkopplingsrörsförlust, oavsett om det är NMOS eller PMOS, efter att ledning av på-motståndet existerar, så att strömmen kommer att förbruka energi i detta motstånd, kallas denna del av den förbrukade energin ledningsförlust. Val av MOSFET:er med lågt på-motstånd kommer att minska på-resistansförlusten. Nuförtiden är på-motståndet hos lågeffekts MOSFET-enheter i allmänhet runt tiotals milliohm, och några få milliohm är också tillgängliga. MOSFET-enheter får inte färdigställas på ett ögonblick när de är på och av. Det finns en process för att sänka spänningen vid de två ändarna av MOSFET, och det finns en process för att öka strömmen som flyter genom den. Under denna tidsperiod är förlusten av MOSFETs produkten av spänning och ström, vilket kallas kopplingsförlusten. Vanligtvis är kopplingsförlusten mycket större än ledningsförlusten, och ju snabbare kopplingsfrekvensen är, desto större är förlusten. Produkten av spänning och ström vid ledningsögonblicket är mycket stor, vilket resulterar i stora förluster. Förkortning av omkopplingstiden minskar förlusten vid varje ledning; minskning av kopplingsfrekvensen minskar antalet växlar per tidsenhet. Båda dessa tillvägagångssätt minskar kopplingsförlusterna.

Jämfört med bipolära transistorer tror man allmänt att ingen ström krävs för att göra enMOSFETuppförande, så länge som GS-spänningen är över ett visst värde. Detta är lätt att göra, men vi behöver också snabbhet. Som du kan se i strukturen av MOSFET, finns det en parasitisk kapacitans mellan GS, GD, och drivningen av MOSFET är i själva verket laddning och urladdning av kapacitansen. Att ladda kondensatorn kräver en ström, eftersom laddning av kondensatorn omedelbart kan ses som en kortslutning, så den momentana strömmen blir högre. Det första att notera när man väljer/designer en MOSFET-drivrutin är storleken på den momentana kortslutningsströmmen som kan tillhandahållas.

Den andra saken att notera är att, vanligtvis i avancerade NMOS-enheter, måste gate-spänningen vara högre än källspänningen. High-end driva MOSFET på källspänning och drain spänning (VCC) samma, så då gate spänning än VCC 4V eller 10V. om i samma system, för att få en större spänning än VCC, måste vi specialisera oss på boost-kretsen. Många motordrivrutiner har integrerade laddningspumpar, det är viktigt att notera att du bör välja lämplig extern kapacitans för att få tillräckligt med kortslutningsström för att driva MOSFET. 4V eller 10V är den vanligaste MOSFET på spänning, designen måste naturligtvis ha en viss marginal. Ju högre spänning, desto snabbare är hastigheten i tillståndet och desto lägre resistans i tillståndet. Nu finns det också mindre MOSFET-enheter med på-tillstånd som används inom olika områden, men i 12V-bilelektroniksystemet räcker det i allmänhet med 4V på-tillstånd. behov av elektroniska kopplingskretsar, såsom växlande strömförsörjning och motordrift, men även belysningsdimning. Ledande medel som fungerar som en switch, vilket är ekvivalent med en switch-stängning.NMOS-egenskaper, Vgs större än ett visst värde kommer att leda, lämplig för användning i det fall då källan är jordad (low-end drive), så länge grinden spänning på 4V eller 10V.PMOS egenskaper, Vgs mindre än ett visst värde kommer att leda, lämplig för användning i fallet när källan är ansluten till VCC (high-end drive). Men även om PMOS lätt kan användas som en avancerad drivrutin, används NMOS vanligtvis i avancerade drivrutiner på grund av det stora motståndet, höga priset och få ersättningstyper.

Nu MOSFET driva lågspänningsapplikationer, när användningen av 5V strömförsörjning, denna gång om du använder den traditionella totempolstrukturen, på grund av transistorn vara ca 0,7V spänningsfall, vilket resulterar i den faktiska finalen läggs till grinden på den spänningen är endast 4,3 V. För närvarande väljer vi den nominella gate-spänningen på 4,5 V för MOSFET på förekomsten av vissa risker. Samma problem uppstår vid användning av 3V eller andra lågspänningsströmförsörjningstillfällen. Dubbelspänning används i vissa styrkretsar där logiksektionen använder en typisk 5V eller 3,3V digital spänning och kraftsektionen använder 12V eller ännu högre. De två spänningarna är anslutna med en gemensam jord. Detta ställer krav på att använda en krets som tillåter lågspänningssidan att effektivt styra MOSFET på högspänningssidan, medan MOSFET på högspänningssidan kommer att möta samma problem som nämns i 1 och 2. I alla tre fallen totempolstrukturen kan inte uppfylla utgångskraven, och många vanliga MOSFET-drivrutiner tycks inte ha en gatespänningsbegränsande struktur. Inspänningen är inte ett fast värde, den varierar med tiden eller andra faktorer. Denna variation gör att drivspänningen som tillhandahålls till MOSFET av PWM-kretsen blir instabil. För att göra MOSFET-enheten säker från höga gate-spänningar har många MOSFET-enheter inbyggda spänningsregulatorer för att kraftfullt begränsa amplituden på gate-spänningen.

I det här fallet, när den tillhandahållna drivspänningen överstiger regulatorns spänning, kommer det att orsaka en stor statisk strömförbrukning. Samtidigt, om du helt enkelt använder principen om motståndsspänningsdelare för att minska gatespänningen, kommer det att finnas en relativt hög inspänning fungerar MOSFET bra, medan inspänningen reduceras när grindspänningen är otillräcklig för att orsaka otillräckligt fullständig ledning, vilket ökar strömförbrukningen.

Relativt vanlig krets här endast för NMOS-drivkretsen att göra en enkel analys: Vl och Vh är low-end respektive high-end strömförsörjning, de två spänningarna kan vara samma, men Vl bör inte överstiga Vh. Q1 och Q2 bildar en inverterad totempåle, som används för att uppnå isoleringen, och samtidigt för att säkerställa att de två drivrören Q3 och Q4 inte kommer att vara på samtidigt. R2 och R3 tillhandahåller PWM-spänningsreferensen, och genom att ändra denna referens kan du få kretsen att fungera bra, och gate-spänningen räcker inte för att orsaka en grundlig ledning, vilket ökar strömförbrukningen. R2 och R3 ger PWM spänningsreferens, genom att ändra denna referens kan du låta kretsen arbeta i PWM-signalens vågform är relativt brant och rakt läge. Q3 och Q4 används för att tillhandahålla drivströmmen, på grund av på-tiden är Q3 och Q4 relativt Vh och GND endast ett minimum av ett Vce-spänningsfall, detta spänningsfall är vanligtvis bara 0,3V eller så, mycket lägre än 0,7V Vce R5 och R6 är återkopplingsmotstånd för gatespänningssamplingen, efter sampling av spänningen används grindens spänning som ett återkopplingsmotstånd till grindspänning, och provets spänning används till grindspänningen. R5 och R6 är återkopplingsmotstånd som används för att sampla grindspänningen, som sedan leds genom Q5 för att skapa en stark negativ återkoppling på baserna av Q1 och Q2, vilket begränsar grindspänningen till ett ändligt värde. Detta värde kan justeras med R5 och R6. Slutligen tillhandahåller R1 begränsningen av basströmmen till Q3 och Q4, och R4 tillhandahåller begränsningen av grindströmmen till MOSFET:erna, vilket är begränsningen av isen i Q3Q4. En accelerationskondensator kan parallellkopplas ovanför R4 vid behov.

När man designar bärbara enheter och trådlösa produkter är förbättring av produktprestanda och förlängd batteridriftstid två frågor som designers måste möta. DC-DC-omvandlare har fördelarna med hög effektivitet, hög utström och låg viloström, som är mycket lämpliga för att driva bärbara enheter. enheter.

DC-DC-omvandlare har fördelarna med hög effektivitet, hög utström och låg viloström, som är mycket lämpliga för att driva bärbara enheter. För närvarande inkluderar de viktigaste trenderna i utvecklingen av DC-DC-omvandlardesignteknik: högfrekvensteknik: med ökningen av omkopplingsfrekvensen minskas också storleken på omvandlaren, effekttätheten har ökat avsevärt och den dynamiska responsen har förbättrats. Små

Power DC-DC-omvandlarens switchfrekvens kommer att stiga till megahertznivån. Låg utspänningsteknik: Med den kontinuerliga utvecklingen av halvledartillverkningsteknologi blir mikroprocessorer och bärbar elektronisk utrustnings driftspänning lägre och lägre, vilket kräver att framtida DC-DC-omvandlare kan ge låg utspänning för att anpassa sig till mikroprocessorn och bärbar elektronisk utrustning, vilket kräver framtida DC-DC-omvandlare kan ge låg utspänning för att anpassa sig till mikroprocessorn.

Tillräckligt för att ge låg utspänning för att anpassa sig till mikroprocessorer och bärbar elektronisk utrustning. Denna tekniska utveckling ställer högre krav på utformningen av strömförsörjningskretsar. Först och främst, med den ökande omkopplingsfrekvensen, läggs prestandan hos omkopplingskomponenterna fram

Höga krav på prestanda för kopplingselementet, och måste ha motsvarande kopplingselement drivkrets för att säkerställa att kopplingselementet i kopplingsfrekvensen upp till megahertznivån för normal drift. För det andra, för batteridrivna bärbara elektroniska enheter, är kretsens driftspänning låg (till exempel när det gäller litiumbatterier).

Litiumbatterier, till exempel, driftspänningen på 2,5 ~ 3,6V), så strömförsörjningen chip för den lägre spänningen.

MOSFET har ett mycket lågt på-motstånd, låg energiförbrukning, i den nuvarande populära högeffektiva DC-DC-chipet mer MOSFET som en strömbrytare. Men på grund av den stora parasitiska kapacitansen hos MOSFETs. Detta ställer högre krav på konstruktionen av kopplingsrörsdrivkretsar för konstruktion av högfrekventa DC-DC-omvandlare. Det finns olika CMOS, BiCMOS logiska kretsar som använder bootstrap boost struktur och drivkretsar som stora kapacitiva belastningar i lågspänning ULSI design. Dessa kretsar kan fungera korrekt under förhållanden med mindre än 1V spänningsförsörjning, och kan arbeta under förhållanden med belastningskapacitans 1 ~ 2pF frekvens kan nå tiotals megabit eller till och med hundratals megahertz. I det här dokumentet används bootstrap-förstärkningskretsen för att designa en drivkapacitet med stor belastningskapacitans, lämplig för drivkretsar för lågspänning, hög switchfrekvensförstärkning DC-DC-omvandlare. Low-end spänning och PWM för att driva high-end MOSFETs. liten amplitud PWM-signal för att driva höga grindspänningskrav för MOSFET:er.