Groot pakket MOSFET-bestuurderkring

Eerstens, die MOSFET tipe en struktuur,MOSFETis 'n VOO ('n ander is JFET), kan vervaardig word in verbeterde of uitputting tipe, P-kanaal of N-kanaal 'n totaal van vier tipes, maar die werklike toepassing van slegs verbeterde N-kanaal MOSFET's en verbeterde P-kanaal MOSFET's, dus gewoonlik na verwys as die NMOS of PMOS verwys na hierdie twee soorte. Vir hierdie twee tipes verbeterde MOSFET's, die meer algemeen gebruik is NMOS, die rede is dat die aan-weerstand klein is en maklik om te vervaardig. Daarom word NMOS oor die algemeen gebruik om kragtoevoer- en motoraandrywingtoepassings te skakel.

In die volgende inleiding word die meeste van die gevalle deur NMOS oorheers. parasitiese kapasitansie bestaan ​​tussen die drie penne van die MOSFET, 'n kenmerk wat nie nodig is nie, maar ontstaan ​​as gevolg van vervaardigingsprosesbeperkings. Die teenwoordigheid van parasitiese kapasitansie maak dit 'n bietjie moeilik om 'n drywerkring te ontwerp of te kies. Daar is 'n parasitiese diode tussen die drein en die bron. Dit word die liggaamsdiode genoem en is belangrik om induktiewe ladings soos motors aan te dryf. Terloops, die liggaamsdiode is slegs teenwoordig in individuele MOSFET's en is gewoonlik nie binne 'n IC-skyfie teenwoordig nie.

MOSFETskakelbuisverlies, of dit nou NMOS of PMOS is, nadat die geleiding van die aan-weerstand bestaan, sodat die stroom energie in hierdie weerstand sal verbruik, word hierdie deel van die verbruikte energie geleidingsverlies genoem. Seleksie van MOSFET's met 'n lae aan-weerstand sal die aan-weerstandverlies verminder. Deesdae is die aan-weerstand van laekrag MOSFET's oor die algemeen ongeveer tientalle milliohm, en 'n paar milliohm is ook beskikbaar. MOSFET's moet nie in 'n oomblik voltooi word wanneer hulle aan en af ​​is nie. Daar is 'n proses om die spanning te verlaag by die twee ente van die MOSFET, en daar is 'n proses om die stroom wat daardeur vloei te verhoog.Gedurende hierdie tydperk is die verlies van MOSFET's die produk van die spanning en die stroom, wat die skakelverlies genoem word. Gewoonlik is die skakelverlies baie groter as die geleidingsverlies, en hoe vinniger die skakelfrekwensie, hoe groter is die verlies. Die produk van spanning en stroom op die oomblik van geleiding is baie groot, wat groot verliese tot gevolg het. Verkorting van die skakeltyd verminder die verlies by elke geleiding; die vermindering van die skakelfrekwensie verminder die aantal skakelaars per tydseenheid. Albei hierdie benaderings verminder die skakelverliese.

In vergelyking met bipolêre transistors, word daar algemeen geglo dat geen stroom nodig is om 'nMOSFETgedrag, solank die GS-spanning bo 'n sekere waarde is. Dit is maklik om te doen, maar ons het ook spoed nodig. Soos jy kan sien in die struktuur van die MOSFET, is daar 'n parasitiese kapasitansie tussen GS, GD, en die aandrywing van die MOSFET is in werklikheid die laai en ontlading van die kapasitansie. Om die kapasitor te laai vereis 'n stroom, want om die kapasitor onmiddellik te laai, kan gesien word as 'n kortsluiting, dus sal die oombliklike stroom hoër wees. Die eerste ding om op te let wanneer 'n MOSFET-drywer gekies/ontwerp word, is die grootte van die oombliklike kortsluitstroom wat voorsien kan word.

Die tweede ding om op te let is dat, wat gewoonlik in hoë-end-aandrywing NMOS gebruik word, die betydse hekspanning groter moet wees as die bronspanning. Hoë-end ry MOSFET op die bron spanning en drein spanning (VCC) dieselfde, so dan die hek spanning as die VCC 4V of 10V. as ons in dieselfde stelsel is, om 'n groter spanning as die VCC te kry, moet ons in die hupstootkring spesialiseer. Baie motorbestuurders het geïntegreerde ladingpompe, dit is belangrik om daarop te let dat jy die toepaslike eksterne kapasitansie moet kies om genoeg kortsluitstroom te kry om die MOSFET aan te dryf. 4V of 10V is die algemeen gebruikte MOSFET op spanning, die ontwerp natuurlik, jy moet 'n sekere marge hê. Hoe hoër die spanning, hoe vinniger is die aan-toestand spoed en hoe laer die aan-toestand weerstand. Nou is daar ook kleiner aan-toestand spanning MOSFET's wat in verskillende velde gebruik word, maar in die 12V motor elektroniese stelsel is oor die algemeen 4V aan toestand genoeg. behoefte aan elektroniese skakelkringe, soos skakelkragtoevoer en motoraandrywing, maar ook beligtingverduistering. Geleiding beteken optree as 'n skakelaar, wat gelykstaande is aan 'n skakelaar sluiting. NMOS eienskappe, Vgs groter as 'n sekere waarde sal gelei, geskik vir gebruik in die geval wanneer die bron geaard is (lae-end aandrywing), solank die hek spanning van 4V of 10V.PMOS eienskappe, Vgs minder as 'n sekere waarde sal gelei, geskik vir gebruik in die geval wanneer die bron is gekoppel aan die VCC (hoë-end ry). Alhoewel PMOS egter maklik as 'n hoë-end-bestuurder gebruik kan word, word NMOS gewoonlik in hoë-end-bestuurders gebruik as gevolg van die groot weerstand, hoë prys en min vervangingstipes.

Nou is die MOSFET ry lae-spanning toepassings, wanneer die gebruik van 5V kragtoevoer, hierdie keer as jy die tradisionele totempaal struktuur gebruik, as gevolg van die transistor word ongeveer 0.7V spanningsval, wat lei tot die werklike finale bygevoeg aan die hek op die spanning is slegs 4.3 V. Op hierdie tydstip kies ons die nominale hekspanning van 4.5V van die MOSFET op die bestaan ​​van sekere risiko's. Dieselfde probleem kom voor in die gebruik van 3V of ander lae-spanning kragtoevoer geleenthede. Dubbele spanning word in sommige beheerkringe gebruik waar die logika-afdeling 'n tipiese 5V of 3.3V digitale spanning gebruik en die kraggedeelte 12V of selfs hoër gebruik. Die twee spannings word met 'n gemeenskaplike grond verbind. Dit stel 'n vereiste om 'n stroombaan te gebruik wat die laespanningskant toelaat om die MOSFET aan die hoëspanningskant effektief te beheer, terwyl die MOSFET aan die hoogspanningskant dieselfde probleme sal ondervind wat in 1 en 2 genoem word. In al drie gevalle, die totempaalstruktuur kan nie aan die uitsetvereistes voldoen nie, en baie van die rak MOSFET drywer IC's blyk nie 'n hekspanningbeperkende struktuur in te sluit nie. Die insetspanning is nie 'n vaste waarde nie, dit wissel met tyd of ander faktore. Hierdie variasie veroorsaak dat die dryfspanning wat deur die PWM-kring aan die MOSFET verskaf word, onstabiel is. Om die MOSFET teen hoë hekspannings veilig te maak, het baie MOSFET's ingeboude spanningsreguleerders om die amplitude van die hekspanning kragtig te beperk.

In hierdie geval, wanneer die dryfspanning wat verskaf word die spanning van die reguleerder oorskry, sal dit 'n groot statiese kragverbruik veroorsaak. Terselfdertyd, as jy bloot die beginsel van weerstandspanningsverdeler gebruik om die hekspanning te verminder, sal daar 'n relatief hoë insetspanning, werk die MOSFET goed, terwyl die insetspanning verminder word wanneer die hekspanning onvoldoende is om onvoldoende volledige geleiding te veroorsaak, en sodoende kragverbruik verhoog.

Relatief algemene stroombaan hier slegs vir die NMOS-drywerkring om 'n eenvoudige analise te doen: Vl en Vh is onderskeidelik die lae-end en hoë-end kragbron, die twee spannings kan dieselfde wees, maar Vl moet nie Vh oorskry nie. Q1 en Q2 vorm 'n omgekeerde totempaal, wat gebruik word om die isolasie te bereik, en terselfdertyd om te verseker dat die twee aandrywerbuise Q3 en Q4 nie gelyktydig aan sal wees nie. R2 en R3 verskaf die PWM-spanningsverwysing, en deur hierdie verwysing te verander, kan jy die stroombaan goed laat werk, en die hekspanning is nie genoeg om 'n deeglike geleiding te veroorsaak nie, en sodoende die kragverbruik verhoog. R2 en R3 verskaf die PWM spanning verwysing, deur hierdie verwysing te verander, kan jy die stroombaan laat werk in die PWM sein golfvorm is relatief steil en reguit posisie. Q3 en Q4 word gebruik om die dryfstroom te verskaf, as gevolg van die aan-tyd, Q3 en Q4 relatief tot die Vh en GND is slegs 'n minimum van 'n Vce spanningsval, hierdie spanningsval is gewoonlik net 0.3V of so, baie laer as 0.7V Vce R5 en R6 is terugvoerweerstande vir die hekspanningsteekproefneming, na monsterneming van die spanning word die spanning van die hek gebruik as 'n terugvoerweerstand na die hekspanning, en die spanning van die monster word gebruik na die hekspanning. R5 en R6 is terugvoerweerstande wat gebruik word om die hekspanning te monster, wat dan deur Q5 gevoer word om 'n sterk negatiewe terugvoer op die basisse van Q1 en Q2 te skep, en sodoende die hekspanning tot 'n eindige waarde beperk. Hierdie waarde kan met R5 en R6 aangepas word. Laastens verskaf R1 die beperking van die basisstroom tot Q3 en Q4, en R4 verskaf die beperking van die hekstroom aan die MOSFET's, wat die beperking van die Ys van Q3Q4 is. ’n Versnellingskapasitor kan bo R4 parallel gekoppel word indien nodig.                                         

Wanneer draagbare toestelle en draadlose produkte ontwerp word, is die verbetering van produkwerkverrigting en die verlenging van die batterybedryfstyd twee kwessies wat ontwerpers in die gesig moet staar. GS-GS-omsetters het die voordele van hoë doeltreffendheid, hoë uitsetstroom en lae russtroom, wat baie geskik is vir die aandryf van draagbare toestelle. toestelle.

GS-GS-omsetters het die voordele van hoë doeltreffendheid, hoë uitsetstroom en lae russtroom, wat baie geskik is om draagbare toestelle aan te dryf. Tans sluit die hoofneigings in die ontwikkeling van GS-DC-omsetterontwerptegnologie in: hoëfrekwensietegnologie: met die toename in skakelfrekwensie, word die grootte van die skakelomsetter ook verminder, die drywingsdigtheid is aansienlik verhoog, en die dinamiese reaksie is verbeter. Klein

Krag GS-GS-omskakelaar-skakelfrekwensie sal tot die megahertz-vlak styg. Lae uitsetspanning tegnologie: Met die voortdurende ontwikkeling van halfgeleier vervaardigingstegnologie, word mikroverwerkers en draagbare elektroniese toerusting bedryfspanning laer en laer, wat vereis dat toekomstige GS-GS omsetter lae uitsetspanning kan verskaf om aan te pas by die mikroverwerker en draagbare elektroniese toerusting, wat vereis vereis toekomstige DC-DC-omsetter kan lae uitsetspanning verskaf om aan te pas by die mikroverwerker.

Genoeg om lae uitsetspanning te verskaf om aan te pas by mikroverwerkers en draagbare elektroniese toerusting. Hierdie tegnologiese ontwikkelings stel hoër vereistes vir die ontwerp van kragtoevoerskyfiekringe. Eerstens, met die toenemende skakelfrekwensie, word die werkverrigting van die skakelkomponente voorgehou

Hoë vereistes vir die werkverrigting van die skakel element, en moet die ooreenstemmende skakel element dryfkring hê om te verseker dat die skakel element in die skakel frekwensie tot die megahertz vlak van normale werking. Tweedens, vir battery-aangedrewe draagbare elektroniese toestelle, is die stroombaan se bedryfspanning laag (in die geval van litiumbatterye, byvoorbeeld).

Litium batterye, byvoorbeeld, die bedryfspanning van 2,5 ~ 3,6V), sodat die kragtoevoer chip vir die laer spanning.

MOSFET het 'n baie lae aan-weerstand, lae energieverbruik, in die huidige gewilde hoë-doeltreffendheid DC-DC chip meer MOSFET as 'n kragskakelaar. As gevolg van die groot parasitiese kapasitansie van MOSFET's. Dit stel hoër vereistes aan die ontwerp van skakelbuisaandrywerkringe vir die ontwerp van hoë bedryfsfrekwensie GS-GS omsetters. Daar is verskeie CMOS-, BiCMOS-logikakringe wat selflaai-versterkingstruktuur en drywerkringe gebruik as groot kapasitiewe ladings in laespanning ULSI-ontwerp. Hierdie stroombane is in staat om behoorlik te werk onder die toestande van minder as 1V spanningstoevoer, en kan werk onder die toestande van las kapasitansie 1 ~ 2pF frekwensie kan tien megabits of selfs honderde megahertz bereik. In hierdie vraestel word die selflaai-hupstootkring gebruik om 'n groot las-kapasitansie-aandrywingsvermoë te ontwerp, geskik vir lae-spanning, hoë skakelfrekwensie hupstoot DC-DC omsetter dryfkring. Lae-end spanning en PWM om hoë-end MOSFET's aan te dryf. klein amplitude PWM-sein om hoë hekspanningvereistes van MOSFET's aan te dryf.