Stór pakki MOSFET Driver Circuit

Fyrst af öllu, MOSFET gerð og uppbygging,MOSFETer FET (annar er JFET), er hægt að framleiða í aukna eða eyðslugerð, P-rás eða N-rás samtals fjórar gerðir, en raunveruleg notkun á aðeins endurbættum N-rás MOSFET og endurbættum P-rás MOSFET, svo venjulega nefnt NMOS eða PMOS vísar til þessara tveggja tegunda. Fyrir þessar tvær gerðir af endurbættum MOSFET-tækjum er NMOS sem er algengara, ástæðan er sú að viðnámið er lítið og auðvelt að framleiða. Þess vegna er NMOS almennt notað til að skipta um aflgjafa og mótordrif.

Í eftirfarandi inngangi eru flest tilvikin einkennist af NMOS. Sníkjurýmd er á milli þriggja pinna MOSFET, eiginleiki sem er ekki þörf en kemur til vegna takmarkana á framleiðsluferli. Tilvist sníkjurýmds gerir það svolítið erfitt að hanna eða velja ökumannsrás. Það er sníkjudíóða á milli frárennslis og uppsprettu. Þetta er kallað líkamsdíóða og er mikilvægt við akstur innleiðandi álags eins og mótora. Við the vegur, líkamsdíóða er aðeins til staðar í einstökum MOSFETs og er venjulega ekki til staðar inni í IC flís.

MOSFETskipta rör tap, hvort sem það er NMOS eða PMOS, eftir að leiðni á-viðnáms er til staðar, þannig að straumurinn mun eyða orku í þessari viðnám, þessi hluti af neyttri orku er kallað leiðni tap. Val á MOSFET-tækjum með lágt á-viðnám mun draga úr á-viðnám tapi. Nú á dögum er kveikiviðnám lágafls MOSFETs yfirleitt um tugir milliohms, og nokkur milliohm eru einnig fáanleg. Ekki má klára MOSFET á augabragði þegar kveikt og slökkt er á þeim. Það er ferli til að lækka spennuna kl. tvo enda MOSFET, og það er ferli til að auka strauminn sem flæðir í gegnum hann. Á þessu tímabili er tap MOSFET afraksturinn af spennu og straumi, sem kallast rofatap. Venjulega er skiptitapið miklu meira en leiðnartapið og því hraðar sem skiptitíðnin er, þeim mun meiri tap er. Afleiðing spennu og straums á augnabliki leiðslu er mjög stór, sem veldur miklu tapi. Stytting skiptitímans dregur úr tapinu við hverja leiðslu; með því að draga úr skiptitíðninni dregur úr fjölda rofa á tímaeiningu. Báðar þessar aðferðir draga úr skiptitapi.

Í samanburði við tvískauta smára er almennt talið að engan straum þurfi til að búa til aMOSFETháttsemi, svo framarlega sem GS spennan er yfir ákveðnu gildi. Þetta er auðvelt að gera, en við þurfum líka hraða. Eins og þú sérð í uppbyggingu MOSFET er sníkjurýmd á milli GS, GD og akstur MOSFET er í raun hleðsla og losun rýmdarinnar. Hleðsla þéttans krefst straums, því að hlaða þéttann samstundis má líta á sem skammhlaup, þannig að samstundisstraumurinn verður hærri. Það fyrsta sem þarf að hafa í huga þegar þú velur/hannar MOSFET rekla er stærð skammhlaupsstraumsins sem hægt er að veita.

Annað sem þarf að hafa í huga er að, almennt notað í hágæða drif NMOS, þarf spennan á tímahliðinu að vera meiri en upprunaspennan. High-endir drif MOSFET á uppspretta spennu og holræsi spennu (VCC) það sama, svo þá hlið spennu en VCC 4V eða 10V. ef í sama kerfi, til að fá stærri spennu en VCC, þurfum við að sérhæfa okkur í boost hringrásinni. Margir mótorstjórar eru með samþættar hleðsludælur, það er mikilvægt að hafa í huga að þú ættir að velja viðeigandi ytri rýmd til að fá nægan skammhlaupsstraum til að knýja MOSFET. 4V eða 10V er almennt notaður MOSFET á spennu, hönnunin þarf auðvitað að hafa ákveðna framlegð. Því hærra sem spennan er, því hraðari er hraðinn í stöðunni og því lægri er viðnámið í stöðunni. Nú eru líka minni MOSFET-spennutæki sem notuð eru á mismunandi sviðum, en í 12V bíla rafeindatæknikerfinu er almennt nóg 4V á-ástand. Áberandi eiginleiki MOSFETs er rofaeiginleikar vörunnar, svo það er mikið notað í þörf fyrir rafrænar rofarásir, svo sem aflgjafa og mótordrif, en einnig ljósdeyfingu. Leiðandi þýðir að virka sem rofi, sem jafngildir lokun rofa.NMOS eiginleikar, Vgs hærri en ákveðið gildi mun leiða, hentugur til notkunar í því tilfelli þegar uppspretta er jarðtengd (lágmarksdrif), svo lengi sem hliðið spenna 4V eða 10V.PMOS einkenni, Vgs minna en ákveðið gildi mun leiða, hentugur til notkunar í tilviki þegar uppspretta er tengdur við VCC (háþróaður drif). Hins vegar, þó að auðvelt sé að nota PMOS sem háþróaðan ökumann, er NMOS venjulega notað í hágæða rekla vegna mikillar viðnáms, hás verðs og fárra skiptitegunda.

Nú MOSFET keyra lágspennu forrit, þegar notkun 5V aflgjafa, í þetta skiptið ef þú notar hefðbundna totem stöng uppbyggingu, vegna smári vera um 0,7V spennufall, sem leiðir í raun endanlega bætt við hliðið á spenna er aðeins 4,3 V. Á þessum tíma veljum við nafnspennu hliðsins 4,5V á MOSFET á tilvist ákveðinna áhættu. Sama vandamál kemur upp við notkun á 3V eða öðrum lágspennuaflgjafatilvikum. Tvöföld spenna er notuð í sumum stjórnrásum þar sem rökfræðihlutinn notar dæmigerða 5V eða 3,3V stafræna spennu og aflhlutinn notar 12V eða jafnvel hærri. Spennurnar tvær eru tengdar með sameiginlegri jörð. Þetta gerir kröfu um að nota hringrás sem gerir lágspennuhliðinni kleift að stjórna MOSFET háspennuhliðinni á áhrifaríkan hátt, en MOSFET á háspennuhliðinni mun glíma við sömu vandamálin sem nefnd eru í 1 og 2. Í öllum þremur tilfellunum, Tótempól uppbygging getur ekki uppfyllt framleiðslukröfur og margir MOSFET ökumenn ICs sem eru utan hillunnar virðast ekki innihalda hliðarspennutakmarkandi uppbyggingu. Inntaksspennan er ekki fast gildi, hún er breytileg eftir tíma eða öðrum þáttum. Þessi breyting veldur því að drifspennan sem PWM hringrásin veitir MOSFET er óstöðug. Til þess að gera MOSFET öruggan fyrir háum hliðarspennum, hafa margir MOSFETs innbyggða spennustilla til að takmarka amplitude hliðspennunnar kröftuglega.

Í þessu tilviki, þegar drifspennan sem gefin er upp fer yfir spennu þrýstijafnarans, mun það valda mikilli truflanir orkunotkunar Á sama tíma, ef þú notar einfaldlega meginregluna um viðnámsspennuskil til að draga úr hliðarspennunni, verður tiltölulega há innspennu virkar MOSFET vel á meðan innspennan minnkar þegar hliðarspennan er ófullnægjandi til að valda ófullnægjandi leiðni og eykur þannig orkunotkun.

Tiltölulega algeng hringrás hér aðeins fyrir NMOS ökumannsrásina til að gera einfalda greiningu: Vl og Vh eru lág-endir og hár-endir aflgjafi, í sömu röð, spennurnar tvær geta verið þær sömu, en Vl ætti ekki að fara yfir Vh. Q1 og Q2 mynda öfugan tótempál, notaður til að ná einangruninni, og á sama tíma til að tryggja að drifrörin tvö Q3 og Q4 verði ekki á sama tíma. R2 og R3 gefa PWM spennuviðmiðunina og með því að breyta þessari viðmiðun geturðu látið hringrásina virka vel og hliðarspennan er ekki nóg til að valda ítarlegri leiðni og auka þannig orkunotkunina. R2 og R3 veita PWM spennu viðmiðun, með því að breyta þessari tilvísun, getur þú látið hringrásina vinna í PWM merki bylgjulögun er tiltölulega brött og bein staða. Q3 og Q4 eru notaðir til að veita drifstraumnum, vegna á-tíma, Q3 og Q4 miðað við Vh og GND eru aðeins lágmarks Vce spennufall, þetta spennufall er venjulega aðeins 0,3V eða svo, miklu lægra en 0,7V Vce R5 og R6 eru endurgjöf viðnám fyrir hliðarspennusýni, eftir sýnatöku á spennunni er spenna hliðsins notuð sem endurgjöf viðnám við hliðarspennu, og spenna sýnisins er notuð við hliðarspennu. R5 og R6 eru endurgjöfarviðnám sem notaðir eru til að taka sýnishorn af hliðarspennunni, sem síðan er flutt í gegnum Q5 til að búa til sterka neikvæða endurgjöf á grunni Q1 og Q2 og takmarka þannig hliðarspennuna við endanlegt gildi. Þetta gildi er hægt að stilla með R5 og R6. Að lokum gefur R1 takmörkun grunnstraumsins við Q3 og Q4, og R4 gefur takmörkun hliðstraumsins á MOSFET, sem er takmörkun á ís Q3Q4. Hægt er að tengja hröðunarþétta samhliða fyrir ofan R4 ef þörf krefur.                                         

Við hönnun á flytjanlegum tækjum og þráðlausum vörum eru tvö atriði sem hönnuðir þurfa að horfast í augu við að bæta afköst vöru og lengja rafhlöðutíma. tæki.

DC-DC breytir hafa þá kosti að vera mikil afköst, mikil útstreymi og lágur kyrrstraumur, sem henta mjög vel til að knýja færanleg tæki. Eins og er eru helstu straumarnir í þróun DC-DC breytihönnunartækni meðal annars: hátíðnitækni: með aukningu á skiptitíðni minnkar stærð skiptibreytisins einnig, aflþéttleiki hefur verið aukinn verulega og kraftmikill. viðbrögð hafa verið bætt. Lítil

Skiptitíðni rafmagns DC-DC breytir mun hækka í megahertz stig. Lágspennutækni: Með áframhaldandi þróun hálfleiðaraframleiðslutækni er rekstrarspenna örgjörva og flytjanlegra rafeindabúnaðar sífellt lægri, sem krefst þess að framtíðar DC-DC breytir geti veitt lága framleiðsluspennu til að laga sig að örgjörvanum og flytjanlegum rafeindabúnaði, sem krefst framtíðar DC-DC breytir getur veitt lága útgangsspennu til að laga sig að örgjörvanum.

Nóg til að veita lága útgangsspennu til að laga sig að örgjörvum og flytjanlegum rafeindabúnaði. Þessi tækniþróun setur fram meiri kröfur um hönnun aflgjafaflísarrása. Í fyrsta lagi, með aukinni skiptingartíðni, er frammistaða skiptihlutanna sett fram

Miklar kröfur um frammistöðu rofi þáttar, og verður að hafa samsvarandi rofi þáttur drifrás til að tryggja að rofi þáttur í rofi tíðni upp að megahertz stigi eðlilegrar notkunar. Í öðru lagi, fyrir rafhlöðuknúin færanleg rafeindatæki, er rekstrarspenna hringrásarinnar lág (til dæmis ef um er að ræða litíum rafhlöður).

Lithium rafhlöður, til dæmis, rekstrarspenna 2,5 ~ 3,6V), þannig að aflgjafaflís fyrir lægri spennu.

MOSFET hefur mjög lágt á-viðnám, lágt orkunotkun, í núverandi vinsælum hár-skilvirkni DC-DC flís meira MOSFET sem afl rofi. Hins vegar, vegna mikillar sníkjuþols MOSFETs. Þetta gerir meiri kröfur til hönnunar rofarása drifrása til að hanna hátíðni DC-DC breyta. Það eru ýmsar CMOS, BiCMOS rökrásir sem nota bootstrap boost uppbyggingu og drifrásir sem stór rafrýmd álag í lágspennu ULSI hönnun. Þessar hringrásir geta virkað almennilega við aðstæður undir 1V spennugjafa og geta unnið við skilyrði álagsrýmd 1 ~ 2pF tíðni getur náð tugum megabita eða jafnvel hundruðum megahertz. Í þessari grein er bootstrap boost hringrásin notuð til að hanna drifgetu með stórum hleðslurýmd, hentugur fyrir lágspennu, hárofa tíðni aukningu DC-DC breytir drifrás. Lágmarksspenna og PWM til að keyra hágæða MOSFET. lítið amplitude PWM merki til að keyra háar hliðarspennukröfur MOSFETs.