Коло за драјвери за голем пакет MOSFET

Најпрво, типот и структурата на MOSFET,МОСФЕТе FET (друг е JFET), може да се произведува во подобрен или осиромашен тип, P-канален или N-канален вкупно четири типа, но вистинската примена на само подобрени MOSFET-ови со N-канални и подобрени P-канални MOSFET-ови, така што обично се нарекува NMOS или PMOS се однесува на овие два вида. За овие два типа на подобрени MOSFET-ови, најчесто користен е NMOS, причината е што отпорот е мал и лесен за производство. Затоа, NMOS генерално се користи во апликациите за префрлување напојување и погон на моторот.

Во следниот вовед, во најголем дел од случаите доминира NMOS. паразитски капацитет постои помеѓу трите пинови на MOSFET, карактеристика што не е потребна, но се јавува поради ограничувањата на производниот процес. Присуството на паразитска капацитивност го прави малку незгодно да се дизајнира или да се избере коло на возачот. Помеѓу одводот и изворот има паразитска диода. Ова се нарекува диода на каросеријата и е важно за возење на индуктивни оптоварувања како што се моторите. Патем, диодата на телото е присутна само во поединечни MOSFET-ови и обично не е присутна во IC чипот.

МОСФЕТГубење на прекинувачката цевка, без разлика дали е NMOS или PMOS, откако ќе постои спроводливоста на отпорот вклучен, така што струјата ќе троши енергија во овој отпор, овој дел од потрошената енергија се нарекува загуба на спроводливост. Изборот на MOSFET со низок отпор при вклучување ќе ја намали загубата на отпор. Денес, отпорноста на MOSFET со мала моќност е генерално околу десетици милиоми, а достапни се и неколку милиоми. MOSFET-овите не смеат да се завршат во еден момент кога се вклучени и исклучени. Постои процес на намалување на напонот двата краја на МОСФЕТ, и постои процес на зголемување на струјата што тече низ него. Во овој временски период, загубата на MOSFET е производ на напонот и струјата, што се нарекува загуба на префрлување. Обично загубата на префрлување е многу поголема од загубата на спроводливост, и колку е поголема фреквенцијата на префрлување, толку е поголема загубата. Производот на напонот и струјата во моментот на спроводливост е многу голем, што резултира со големи загуби. Скратувањето на времето на префрлување ја намалува загубата при секое спроведување; намалувањето на фреквенцијата на префрлување го намалува бројот на прекинувачи по единица време. И двата пристапи ги намалуваат загубите при префрлување.

Во споредба со биполарните транзистори, генерално се верува дека не е потребна струја за да се направи aМОСФЕТоднесување, се додека GS напонот е над одредена вредност. Ова е лесно да се направи, но ни треба и брзина. Како што можете да видите во структурата на MOSFET, постои паразитска капацитивност помеѓу GS, GD, а возењето на MOSFET е, всушност, полнење и празнење на капацитетот. За полнење на кондензаторот потребна е струја, бидејќи моменталното полнење на кондензаторот може да се гледа како краток спој, така што моменталната струја ќе биде поголема. Првото нешто што треба да се забележи при изборот/дизајнирањето на драјвер за MOSFET е големината на моменталната струја на краток спој што може да се обезбеди.

Втората работа што треба да се забележи е дека, што обично се користи во NMOS-и со висока класа, напонот на влезната врата треба да биде поголем од напонот на изворот. High-end диск MOSFET на изворот напон и мозоци напон (VCC) исти, па потоа портата напон од VCC 4V или 10V. ако во истиот систем, за да добиеме поголем напон од VCC, треба да се специјализираме во колото за засилување. Многу двигатели на мотори имаат интегрирани пумпи за полнење, важно е да се забележи дека треба да изберете соодветна надворешна капацитивност за да добиете доволно струја на краток спој за да го придвижите MOSFET-от. 4V или 10V е најчесто користениот MOSFET на напон, дизајнот се разбира, треба да имате одредена маржа. Колку е поголем напонот, толку е поголема брзината на вклучената состојба и помал е отпорот во состојба. Сега има и помали MOSFET со напонски напон што се користат во различни области, но во автомобилскиот електронски систем од 12V, генерално е доволно 4V вклучено. Најзабележителна карактеристика на MOSFET се преклопните карактеристики на доброто, па затоа е широко користен во потреба за електронски прекинувачки кола, како што се прекинувачки напојување и погон на моторот, но исто така и затемнување на осветлувањето. Спроведување значи дека делува како прекинувач, што е еквивалентно на затворање прекинувач. Карактеристиките на NMOS, Vgs поголема од одредена вредност ќе спроведе, погодна за употреба во случај кога изворот е заземјен (погон од ниска класа), додека портата напон од 4V или 10V.PMOS карактеристики, Vgs помалку од одредена вредност ќе спроведе, погоден за употреба во случај кога изворот е поврзан со VCC (погон од висока класа). Сепак, иако PMOS може лесно да се користи како двигател од високата класа, NMOS обично се користи во двигатели со висока класа поради големиот отпор, високата цена и малкуте видови замена.

Сега MOSFET вози нисконапонски апликации, кога употребата на 5V напојување, овој пат ако ја користите традиционалната тотем пол структура, поради транзисторот да биде околу 0,7V пад на напон, што резултира со вистинската конечна додадена на портата на напонот е само 4,3 V. Во овој момент, го избираме номиналниот напон на портата од 4,5 V на MOSFET за постоење на одредени ризици. Истиот проблем се јавува при користење на 3V или други прилики за напојување со низок напон. Двоен напон се користи во некои контролни кола каде што логичкиот дел користи типичен дигитален напон од 5V или 3,3V, а делот за напојување користи 12V или дури и поголем. Двата напони се поврзани со користење на заедничка основа. Ова поставува услов да се користи коло што овозможува нисконапонската страна ефикасно да го контролира MOSFET на високонапонската страна, додека MOSFET на високонапонската страна ќе се соочи со истите проблеми споменати во 1 и 2. Во сите три случаи, Структурата на тотемскиот столб не може да ги исполни барањата за излез, а многу IC-и на двигател на МОСФЕТ не се чини дека вклучуваат структура за ограничување на напонот на портата. Влезниот напон не е фиксна вредност, тој варира со времето или други фактори. Оваа варијација предизвикува погонскиот напон што му се дава на MOSFET од колото PWM да биде нестабилен. Со цел да се направи MOSFET безбеден од високите напони на портата, многу MOSFET имаат вградени регулатори на напон за насилно ограничување на амплитудата на напонот на портата.

Во овој случај, кога обезбедениот погонски напон го надминува напонот на регулаторот, тоа ќе предизвика голема статичка потрошувачка на енергија. висок влезен напон, MOSFET работи добро, додека влезниот напон се намалува кога напонот на портата е недоволен да предизвика недоволно целосна спроводливост, со што се зголемува потрошувачката на енергија.

Релативно вообичаено коло овде само за колото на двигателот NMOS да направи едноставна анализа: Vl и Vh се напојување од ниска и висока класа, соодветно, двата напони можат да бидат исти, но Vl не треба да надминува Vh. Q1 и Q2 формираат превртен тотемски столб, кој се користи за да се постигне изолација и во исто време да се осигури дека двете драјверни цевки Q3 и Q4 нема да бидат вклучени во исто време. R2 и R3 ја обезбедуваат референцата на напонот PWM, и со менување на оваа референца, можете да направите колото да работи добро, а напонот на портата не е доволен за да предизвика темелна спроводливост, со што се зголемува потрошувачката на енергија. R2 и R3 обезбедуваат референца на напонот PWM, со менување на оваа референца, можете да дозволите колото да работи во брановата форма на сигналот PWM е релативно стрмна и правилна положба. Q3 и Q4 се користат за да се обезбеди струја на погонот, поради вклученото време, Q3 и Q4 во однос на Vh и GND се само минимум Vce пад на напон, овој пад на напон обично е само 0,3V или така, многу помал од 0,7V Vce R5 и R6 се повратни отпорници за земање примероци на напонот на портата, по земање мостри од напонот, напонот на портата се користи како повратен отпорник на напонот на портата, а напонот на примерокот се користи на напонот на портата. R5 и R6 се повратни отпорници кои се користат за примерок на напонот на портата, кој потоа се пренесува преку Q5 за да се создаде силна негативна повратна информација на основите на Q1 и Q2, со што се ограничува напонот на портата на конечна вредност. Оваа вредност може да се прилагоди со R5 и R6. Конечно, R1 обезбедува ограничување на основната струја на Q3 и Q4, а R4 обезбедува ограничување на струјата на портата на MOSFET-овите, што е ограничување на мразот на Q3Q4. Ако е потребно, кондензатор за забрзување може да се поврзе паралелно над R4.

При дизајнирање преносливи уреди и безжични производи, подобрувањето на перформансите на производот и продолжувањето на времето на работа на батеријата се две прашања со кои дизајнерите треба да се соочат. DC-DC конверторите ги имаат предностите на високата ефикасност, високата излезна струја и ниската мирувачка струја, кои се многу погодни за напојување на преносни уреди.

DC-DC конверторите ги имаат предностите на високата ефикасност, висока излезна струја и ниска мирна струја, кои се многу погодни за напојување на преносливи уреди. Во моментов, главните трендови во развојот на технологијата за дизајнирање на DC-DC конвертори вклучуваат: технологија со висока фреквенција: со зголемувањето на фреквенцијата на префрлување, големината на преклопниот конвертор е исто така намалена, густината на моќноста е значително зголемена и динамиката одговорот е подобрен. Мали

Фреквенцијата на префрлување на моќниот DC-DC конвертор ќе се зголеми до нивото на мегахерци. Технологија на низок излезен напон: Со континуираниот развој на технологијата за производство на полупроводници, микропроцесорите и преносливата електронска опрема работен напон станува сè помал и помал, што бара иден DC-DC конвертор да може да обезбеди низок излезен напон за да се прилагоди на микропроцесорот и преносливата електронска опрема, што бара иден DC-DC конвертор може да обезбеди низок излезен напон за да се прилагоди на микропроцесорот.

Доволно за да се обезбеди низок излезен напон за да се прилагоди на микропроцесорите и преносливата електронска опрема. Овие технолошки достигнувања поставуваат повисоки барања за дизајнирање на кола за чипови за напојување. Пред сè, со зголемената фреквенција на префрлување, се истакнуваат перформансите на преклопните компоненти

Високи барања за перформансите на прекинувачкиот елемент, и мора да ги има соодветните прекинувачки елемент диск коло за да се осигури дека прекинувачкиот елемент во преклопната фреквенција до мегахерци ниво на нормална работа. Второ, за преносни електронски уреди на батерии, работниот напон на колото е низок (во случај на литиумски батерии, на пример).

Литиумски батерии, на пример, работен напон од 2,5 ~ 3,6V), па напојување чип за помал напон.

MOSFET има многу низок отпор на вклучување, мала потрошувачка на енергија, во сегашниот популарен DC-DC чип со висока ефикасност, повеќе MOSFET како прекинувач за напојување. Меѓутоа, поради големиот паразитски капацитет на MOSFET. Ова поставува повисоки барања за дизајнот на кола за двигател на прекинувачката цевка за дизајнирање на DC-DC конвертори со висока работна фреквенција. Постојат различни CMOS, BiCMOS логички кола кои користат структура за засилување на подигачот и кола за двигатели како големи капацитивни оптоварувања во нисконапонски ULSI дизајн. Овие кола се способни да работат правилно под услови на напојување помал од 1V и можат да работат во услови на капацитет на оптоварување 1 ~ 2pF фреквенцијата може да достигне десетици мегабити или дури стотици мегахерци. Во овој труд, колото за засилување на багажникот се користи за да се дизајнира способност за погон на голем капацитет на оптоварување, погодна за погонско коло на DC-DC конвертор со низок напон, висока префрлувачка фреквенција. Низок напон и PWM за возење на висококвалитетни MOSFET. PWM сигнал со мала амплитуда за придвижување на барањата за висок напон на портата на MOSFET.