Dako nga Package MOSFET Driver Circuit

Una sa tanan, ang tipo ug istruktura sa MOSFET,MOSFETmao ang usa ka FET (usa pa mao ang JFET), mahimong gigama ngadto sa gipauswag o pagkahurot nga matang, P-channel o N-channel sa kinatibuk-an sa upat ka mga matang, apan ang aktuwal nga paggamit sa lamang gipalambo N-channel MOSFETs ug gipalambo P-channel MOSFETs, mao nga kasagarang gitawag nga NMOS o PMOS nagtumong niining duha ka matang. Alang niining duha ka mga matang sa gipalambo nga MOSFET, ang mas kasagarang gigamit mao ang NMOS, ang rason mao nga ang on-resistance gamay ra, ug sayon ​​sa paghimo. Busa, ang NMOS kasagarang gigamit sa pagbalhin sa suplay sa kuryente ug mga aplikasyon sa motor drive.

Sa mosunod nga pasiuna, kadaghanan sa mga kaso gidominar sa NMOS. Ang parasitic capacitance anaa sa taliwala sa tulo ka mga lagdok sa MOSFET, usa ka bahin nga wala kinahanglana apan mitungha tungod sa mga limitasyon sa proseso sa paggama. Ang presensya sa parasitic capacitance naghimo niini nga medyo malisud sa pagdesinyo o pagpili sa usa ka sirkito sa drayber. Adunay usa ka parasitic diode tali sa kanal ug sa tinubdan. Gitawag kini nga body diode ug hinungdanon sa pagmaneho sa mga inductive load sama sa mga motor. Pinaagi sa dalan, ang body diode anaa lamang sa tagsa-tagsa nga MOSFET ug kasagaran wala sa sulod sa IC chip.

MOSFETswitching tube pagkawala, bisan kini mao ang NMOS o PMOS, human sa conduction sa on-resistance anaa, aron nga ang kasamtangan nga-ut-ut sa enerhiya sa niini nga pagsukol, kini nga bahin sa nahurot enerhiya gitawag conduction pagkawala. Ang pagpili sa mga MOSFET nga adunay ubos nga resistensya makapakunhod sa pagkawala sa resistensya. Karong panahona, ang on-resistance sa low-power MOSFETs sa kasagaran mga napulo ka milliohms, ug pipila ka milliohms ang anaa usab.MOSFETs kinahanglan nga dili makompleto sa diha-diha dayon kon sila on ug off.Adunay proseso sa pagkunhod sa boltahe sa ang duha ka tumoy sa MOSFET, ug adunay proseso sa pagdugang sa kasamtangan nga nagaagay niini. Niini nga yugto sa panahon, ang pagkawala sa MOSFET mao ang produkto sa boltahe ug sa kasamtangan, nga gitawag nga switching loss. Kasagaran ang pagkawala sa pagbalhin mas dako kaysa pagkawala sa pagpadagan, ug kung mas paspas ang frequency sa pagbalhin, mas dako ang pagkawala. Ang produkto sa boltahe ug kasamtangan sa diha-diha nga sa conduction dako kaayo, nga miresulta sa dako nga pagkawala. Ang pagpamubo sa oras sa pagbalhin makapakunhod sa pagkawala sa matag pagpaagi; ang pagkunhod sa frequency sa pagbalhin makapakunhod sa gidaghanon sa mga switch kada yunit sa oras. Ang duha niini nga mga pamaagi makapakunhod sa pagkawala sa switching.

Kon itandi sa bipolar transistors, kini sa kasagaran nagtuo nga walay kasamtangan nga gikinahanglan sa paghimo sa usa kaMOSFETpaggawi, basta ang boltahe sa GS labaw sa usa ka piho nga kantidad. Sayon ra kining buhaton, bisan pa, kinahanglan usab naton ang kadali. Sama sa imong makita sa istruktura sa MOSFET, adunay usa ka parasitic capacitance tali sa GS, GD, ug ang pagmaneho sa MOSFET, sa tinuud, ang pag-charge ug pagdiskarga sa kapasidad. Ang pag-charge sa kapasitor nagkinahanglan og usa ka kasamtangan, tungod kay ang pag-charge dayon sa kapasitor makita nga usa ka mubo nga sirkito, mao nga ang dali nga kasamtangan mahimong mas taas. Ang unang butang nga matikdan sa diha nga pagpili / pagdesinyo sa usa ka MOSFET drayber mao ang gidak-on sa diha-diha nga short-circuit nga kasamtangan nga mahimong gihatag.

Ang ikaduha nga butang nga timan-an mao nga, sa kasagaran gigamit sa high-end drive NMOS, ang on-time nga boltahe sa ganghaan kinahanglan nga mas dako kaysa sa gigikanan nga boltahe. High-katapusan drive MOSFET sa tinubdan boltahe ug habwa, limas boltahe (VCC) sa mao usab nga, mao nga ang ganghaan boltahe kay sa VCC 4V o 10V. kung sa parehas nga sistema, aron makakuha usa ka mas dako nga boltahe kaysa sa VCC, kinahanglan namon nga espesyalista sa boost circuit. Daghang mga drayber sa motor ang adunay integrated charge pumps, importante nga hinumdoman nga kinahanglan nimo nga pilion ang angay nga eksternal nga kapasidad aron makakuha og igo nga short-circuit nga kasamtangan nga magmaneho sa MOSFET. Ang 4V o 10V mao ang kasagarang gigamit nga MOSFET sa boltahe, ang disenyo siyempre, kinahanglan nimo nga adunay usa ka margin. Ang mas taas nga boltahe, mas paspas ang on-state speed ug mas ubos ang on-state nga pagsukol. Karon adunay usab mas gagmay nga on-state nga boltahe nga MOSFET nga gigamit sa lain-laing mga natad, apan sa 12V automotive electronics system, kasagaran 4V on-state igo na.MOSFETs labing ilado nga bahin mao ang switching mga kinaiya sa maayo, mao nga kini kaylap nga gigamit sa panginahanglan alang sa electronic switching circuits, sama sa switching power supply ug motor drive, apan usab sa suga dimming. Ang pagpahigayon nagpasabot sa paglihok ingon nga usa ka switch, nga katumbas sa usa ka switch closure.NMOS mga kinaiya, Vgs mas dako pa kay sa usa ka piho nga bili magpahigayon, angay alang sa paggamit sa kaso sa diha nga ang tinubdan mao ang grounded (low-end drive), basta ang ganghaan boltahe sa 4V o 10V.PMOS mga kinaiya, Vgs ubos pa kay sa usa ka piho nga bili magpahigayon, angay alang sa paggamit sa kaso sa diha nga ang tinubdan konektado sa VCC (high-end drive). Bisan pa, bisan kung ang PMOS dali nga magamit ingon usa ka high-end nga drayber, ang NMOS kasagarang gigamit sa mga high-end nga mga drayber tungod sa dako nga resistensya, taas nga presyo, ug pipila ka mga klase nga kapuli.

Karon ang MOSFET nagmaneho sa ubos nga boltahe nga mga aplikasyon, kung ang paggamit sa 5V nga suplay sa kuryente, niining panahona kung gigamit nimo ang tradisyonal nga istruktura sa totem nga poste, tungod sa transistor nga mga 0.7V boltahe nga drop, nga miresulta sa tinuud nga katapusan nga gidugang sa ganghaan sa ganghaan. 4.3 V lamang ang boltahe. Niining panahona, gipili nato ang nominal nga boltahe sa ganghaan sa 4.5V sa MOSFET sa paglungtad sa pipila ka mga risgo. Ang sama nga problema mahitabo sa paggamit sa 3V o uban pang ubos nga boltahe nga suplay sa kuryente nga mga okasyon. Ang doble nga boltahe gigamit sa pipila ka mga control circuit diin ang seksyon sa lohika naggamit sa usa ka tipikal nga 5V o 3.3V nga digital nga boltahe ug ang seksyon sa kuryente naggamit sa 12V o mas taas pa. Ang duha ka boltahe konektado gamit ang usa ka komon nga yuta. Nagbutang kini usa ka kinahanglanon sa paggamit sa usa ka sirkito nga nagtugot sa ubos nga boltahe nga bahin nga epektibo nga makontrol ang MOSFET sa taas nga boltahe nga bahin, samtang ang MOSFET sa taas nga boltahe nga bahin mag-atubang sa parehas nga mga problema nga gihisgutan sa 1 ug 2. Sa tanan nga tulo nga mga kaso, ang Ang istruktura sa totem pole dili makatagbo sa mga kinahanglanon sa output, ug daghang mga off-the-shelf nga MOSFET driver ICs daw wala maglakip sa usa ka istruktura nga naglimite sa boltahe sa ganghaan. Ang input boltahe dili usa ka piho nga kantidad, kini magkalainlain sa oras o uban pang mga hinungdan. Kini nga pagbag-o hinungdan sa boltahe sa drive nga gihatag sa MOSFET sa PWM circuit nga dili lig-on. Aron mahimo ang MOSFET nga luwas gikan sa taas nga mga boltahe sa ganghaan, daghang MOSFET ang adunay mga built-in nga regulator sa boltahe aron kusog nga limitahan ang amplitude sa boltahe sa ganghaan.

Sa kini nga kaso, kung ang gihatag nga boltahe sa drive molapas sa boltahe sa regulator, kini hinungdan sa usa ka dako nga static nga konsumo sa kuryente Sa parehas nga oras, kung gamiton ra nimo ang prinsipyo sa resistor boltahe divider aron makunhuran ang boltahe sa ganghaan, adunay usa ka medyo taas nga input boltahe, ang MOSFET maayo nga pagtrabaho, samtang ang input boltahe makunhuran kung ang boltahe sa ganghaan dili igo nga hinungdan sa dili igo nga kompleto nga pagpadagan, sa ingon nagdugang ang konsumo sa kuryente.

Relatibong komon nga sirkito dinhi lamang alang sa NMOS drayber nga sirkito sa pagbuhat sa usa ka yano nga pagtuki: Vl ug Vh mao ang ubos-katapusan ug high-katapusan nga suplay sa kuryente, sa tinagsa, ang duha ka mga boltahe mahimong managsama, apan ang Vl kinahanglan dili molapas sa Vh. Ang Q1 ug Q2 nagporma usa ka balit-ad nga poste sa totem, nga gigamit aron makab-ot ang pagkahimulag, ug sa parehas nga oras aron masiguro nga ang duha nga mga tubo sa drayber nga Q3 ug Q4 dili magamit sa parehas nga oras. Ang R2 ug R3 naghatag sa PWM boltahe nga reference, ug pinaagi sa pag-usab niini nga reperensiya, mahimo nimo nga maayo ang sirkito, ug ang boltahe sa ganghaan dili igo nga hinungdan sa usa ka bug-os nga pagpaagi, sa ingon nagdugang sa konsumo sa kuryente. Ang R2 ug R3 naghatag sa PWM boltahe nga reperensiya, pinaagi sa pag-usab niini nga reperensiya, mahimo nimong tugutan ang sirkito nga magtrabaho sa PWM signal waveform nga medyo titip ug tul-id nga posisyon. Ang Q3 ug Q4 gigamit sa paghatag sa kasamtangan nga drive, tungod sa on-time, ang Q3 ug Q4 nga may kalabotan sa Vh ug GND usa lamang ka minimum sa usa ka drop sa boltahe sa Vce, kini nga drop sa boltahe kasagaran lamang 0.3V o labaw pa, mas ubos. kay sa 0.7V Vce R5 ug R6 mao ang feedback resistors alang sa gate boltahe sampling, human sa sampling sa boltahe, ang boltahe sa ganghaan gigamit ingon nga usa ka feedback resistor sa ganghaan boltahe, ug ang boltahe sa sample gigamit ngadto sa boltahe sa ganghaan. Ang R5 ug R6 mao ang mga resistor sa feedback nga gigamit sa pag-sample sa boltahe sa ganghaan, nga gipaagi sa Q5 aron makahimo usa ka kusgan nga negatibo nga feedback sa mga base sa Q1 ug Q2, sa ingon gilimitahan ang boltahe sa ganghaan sa usa ka limitado nga kantidad. Kini nga kantidad mahimong ipasibo sa R5 ug R6. Sa katapusan, ang R1 naghatag sa limitasyon sa base nga kasamtangan sa Q3 ug Q4, ug ang R4 naghatag sa limitasyon sa agianan sa ganghaan ngadto sa MOSFETs, nga mao ang limitasyon sa Ice sa Q3Q4. Ang usa ka acceleration capacitor mahimong konektado sa parallel sa ibabaw sa R4 kung gikinahanglan.                                         

Kung ang pagdesinyo sa mga portable nga aparato ug mga wireless nga produkto, ang pagpaayo sa performance sa produkto ug pagpalugway sa oras sa pag-operate sa baterya mao ang duha nga mga isyu nga kinahanglan atubangon sa mga tigdesinyo. Ang mga converter sa DC-DC adunay mga bentaha sa taas nga kahusayan, taas nga output karon ug ubos nga quiescent nga karon, nga angay kaayo alang sa pagpaandar sa portable. mga himan.

Ang mga converter sa DC-DC adunay mga bentaha sa taas nga kahusayan, taas nga output nga kasamtangan ug ubos nga quiescent nga kasamtangan, nga angayan kaayo alang sa pagpaandar sa mga portable device. Sa pagkakaron, ang mga nag-unang uso sa pag-uswag sa teknolohiya sa disenyo sa DC-DC converter naglakip sa: high-frequency nga teknolohiya: uban sa pagtaas sa switching frequency, ang gidak-on sa switching converter gikunhoran usab, ang power density nadugangan pag-ayo, ug ang dinamikong ang tubag miuswag. Gamay

Ang gahum sa DC-DC converter switching frequency mosaka sa lebel sa megahertz. Ubos nga teknolohiya sa boltahe sa output: Uban sa padayon nga pag-uswag sa teknolohiya sa paghimo sa semiconductor, ang mga microprocessor ug madaladala nga kagamitan sa elektroniko nga operating boltahe nagkaanam ug ubos, nga nanginahanglan sa umaabot nga DC-DC converter makahatag gamay nga output boltahe aron ipahiangay sa microprocessor ug portable electronic nga kagamitan, nga nagkinahanglan sa umaabot nga DC-DC converter makahatag og ubos nga output boltahe aron ipahiangay sa microprocessor.

Igo na aron mahatagan ang mubu nga boltahe sa output aron ipahiangay sa mga microprocessor ug madaladala nga kagamitan sa elektroniko. Kini nga mga kauswagan sa teknolohiya nagbutang sa unahan sa mas taas nga mga kinahanglanon alang sa pagdesinyo sa mga sirkito sa suplay sa kuryente. Una sa tanan, uban sa nagkadaghan nga switching frequency, ang performance sa switching components gibutang sa unahan

Taas nga mga kinahanglanon alang sa performance sa switching elemento, ug kinahanglan nga adunay katugbang switching elemento drive circuit aron sa pagsiguro nga ang switching elemento sa switching frequency ngadto sa megahertz nga lebel sa normal nga operasyon. Ikaduha, alang sa mga portable electronic device nga gipadagan sa baterya, ang boltahe sa operasyon sa sirkito gamay (sa kaso sa mga baterya sa lithium, pananglitan).

Lithium batteries, alang sa panig-ingnan, ang operating boltahe sa 2.5 ~ 3.6V), mao nga ang power supply chip alang sa ubos nga boltahe.

Ang MOSFET adunay ubos kaayo nga on-resistance, ubos nga konsumo sa enerhiya, sa kasamtangan nga popular nga high-efficiency DC-DC chip nga mas MOSFET isip switch sa kuryente. Apan, tungod sa dako nga parasitic capacitance sa MOSFETs. Nagbutang kini og mas taas nga mga kinahanglanon sa disenyo sa switching tube driver circuits alang sa pagdesinyo sa taas nga operating frequency DC-DC converters. Adunay nagkalain-laing CMOS, BiCMOS logic circuits gamit ang bootstrap boost structure ug driver circuits isip dagkong capacitive load sa ubos nga boltahe nga ULSI nga disenyo. Kini nga mga sirkito makahimo sa pagtrabaho sa husto sa ilalum sa mga kondisyon sa ubos pa kay sa 1V boltahe suplay, ug mahimo sa pagtrabaho sa ilalum sa mga kondisyon sa load capacitance 1 ~ 2pF frequency makaabot sa napulo ka megabits o bisan sa gatusan ka megahertz. Niini nga papel, ang bootstrap boost circuit gigamit sa pagdesinyo sa usa ka dako nga load capacitance drive nga kapabilidad, nga angay alang sa ubos nga boltahe, taas nga switching frequency boost DC-DC converter drive circuit. Ubos nga boltahe ug PWM aron magmaneho sa mga high-end nga MOSFET. gamay nga amplitude PWM signal sa pagmaneho sa taas nga gate boltahe kinahanglanon sa MOSFETs.