Nagy csomag MOSFET meghajtó áramkör

Mindenekelőtt a MOSFET típusa és felépítése, a MOSFET egy FET (másik a JFET), javított vagy kimerítő típusú, P-csatornás vagy N-csatornás, összesen négy típusból gyártható, de a tényleges alkalmazása csak továbbfejlesztett N. -csatornás MOSFET-ek és továbbfejlesztett P-csatornás MOSFET-ek, amelyeket általában NMOSFET-nek neveznek, vagy a PMOSFET az így általában emlegetett NMOSFET-re vagy PMOSFET-re utal erre a két típusra utal. E két típusú továbbfejlesztett MOSFET esetében az NMOSFET-eket gyakrabban használják alacsony bekapcsolási ellenállásuk és könnyű gyártásuk miatt. Ezért az NMOSFET-eket általában kapcsolóüzemű tápegységekben és motorhajtásokban használják, és a következő bevezető szintén az NMOSFET-ekre összpontosít. parazita kapacitás van a három érintkező közöttMOSFET, amire nincs szükség, inkább a gyártási folyamat korlátai miatt. A parazita kapacitás jelenléte kissé bonyolulttá teszi a meghajtó áramkör tervezését vagy kiválasztását. A lefolyó és a forrás között egy parazita dióda található. Ezt testdiódának nevezik, és fontos az induktív terhelések, például a motorok meghajtásánál. Egyébként a testdióda csak az egyes MOSFET-ekben van jelen, és általában nincs benne egy IC chipben.

Most aMOSFETmeghajtó alacsony feszültségű alkalmazások, amikor a használata 5V-os tápegység, ezúttal, ha a hagyományos totemoszlop szerkezetét, mivel a tranzisztor körülbelül 0,7V feszültségesés, ami a tényleges végső hozzá a kapu a feszültség csak 4,3 V. Ekkor bizonyos kockázatok fennállása alapján a MOSFET névleges kapufeszültségét 4,5 V-ra választjuk. Ugyanez a probléma jelentkezik a 3V-os vagy más alacsony feszültségű tápegység használatakor. Kettős feszültséget használnak egyes vezérlőáramkörökben, ahol a logikai szakasz tipikus 5 V-os vagy 3,3 V-os digitális feszültséget használ, a teljesítményrész pedig 12 V-ot vagy még magasabbat. A két feszültség közös testtel van összekötve. Ez olyan áramkör használatát teszi szükségessé, amely lehetővé teszi az alacsony feszültségű oldalon a MOSFET hatékony vezérlését a nagyfeszültségű oldalon, míg a nagyfeszültségű oldalon lévő MOSFET az 1. és 2. pontban említett problémákkal szembesül.

A totemoszlop szerkezete mindhárom esetben nem felel meg a kimeneti követelményeknek, és úgy tűnik, hogy sok kész MOSFET meghajtó IC nem tartalmaz kapufeszültséget korlátozó struktúrát. A bemeneti feszültség nem fix érték, idővel vagy egyéb tényezőkkel változik. Ez a változás instabillá teszi a PWM áramkör által a MOSFET-nek biztosított meghajtófeszültséget. Annak érdekében, hogy a MOSFET biztonságban legyen a nagy kapufeszültségekkel szemben, sok MOSFET beépített feszültségszabályozóval rendelkezik, amely erőteljesen korlátozza a kapufeszültség amplitúdóját. Ebben az esetben, amikor a meghajtó feszültsége nagyobb, mint a feszültségszabályozó, ez egyidejűleg nagy statikus energiafogyasztást okoz, ha egyszerűen az ellenállás feszültségosztó elvét használja a kapu feszültségének csökkentésére, akkor viszonylag magas lesz a feszültség. bemeneti feszültség, aMOSFETjól működik, miközben a bemeneti feszültség csökken, ha a kapu feszültsége nem elegendő a kevésbé teljes vezetéshez, ami növeli az energiafogyasztást.

Viszonylag elterjedt áramkör itt csak az NMOSFET meghajtó áramkörnél egyszerű elemzést végezni: Vl és Vh a low-end és high-end tápegység, a két feszültség megegyezhet, de Vl nem haladhatja meg a Vh-t. A Q1 és Q2 egy fordított totemoszlopot alkot, amelyet az elszigetelés megvalósítására használnak, és egyúttal biztosítják, hogy a két Q3 és Q4 meghajtócső ne legyen azonos idővezetésű. R2 és R3 PWM feszültséget biztosít R2 és R3 PWM feszültségreferenciát, ennek megváltoztatásával hagyhatja, hogy az áramkör a PWM jel hullámformájában működjön viszonylag meredek és egyenes helyzetben. A Q3 és Q4 a hajtásáram biztosítására szolgál, a bekapcsolási idő miatt a Q3 és Q4 a Vh-hoz és a GND-hez viszonyítva csak egy minimális Vce feszültségesést jelent, ez a feszültségesés általában csak 0,3 V, jóval kisebb 0,7 V-nál nagyobb Vce R5 és R6 a visszacsatoló ellenállások, az R5 kapuhoz használt visszacsatoló ellenállások és az R6 a kapufeszültség mintavételére használt visszacsatoló ellenállások, amelyeket ezután a Q5-ön áthaladva generál erős negatív visszacsatolás a Q1 és Q2 alapján, így a kapufeszültség véges értékre korlátozódik. Ez az érték az R5 és R6 gombokkal állítható be. Végül az R1 biztosítja az alapáram korlátozását Q3-ra és Q4-re, az R4 pedig a MOSFET-ek kapuáramának korlátozását, ami a Q3Q4 jégének korlátozása. Szükség esetén az R4 fölé gyorsítókondenzátort lehet párhuzamosan kötni.