Tobi Package MOSFET Driver Circuit

Ni akọkọ, iru MOSFET ati eto,MOSFETjẹ FET (miiran ni JFET), le ṣe iṣelọpọ sinu imudara tabi iru idinku, ikanni P-ikanni tabi N-ikanni lapapọ ti awọn oriṣi mẹrin, ṣugbọn ohun elo gangan ti awọn MOSFET N-ikanni ti o ni ilọsiwaju nikan ati awọn MOSFET ikanni P-ikanni ti mu dara, nitorinaa. nigbagbogbo tọka si bi NMOS tabi PMOS tọka si awọn iru meji wọnyi. Fun awọn oriṣi meji ti MOSFET imudara, diẹ sii ti a lo ni NMOS, idi ni pe on-resistance jẹ kekere, ati rọrun lati ṣe. Nitorinaa, NMOS ni gbogbo igba lo ni yiyipada ipese agbara ati awọn ohun elo awakọ mọto.

Ninu ifihan atẹle, pupọ julọ awọn ọran naa jẹ gaba lori nipasẹ NMOS. Agbara parasitic wa laarin awọn pinni mẹta ti MOSFET, ẹya ti ko nilo ṣugbọn dide nitori awọn idiwọn ilana iṣelọpọ. Iwaju agbara parasitic jẹ ki o jẹ ẹtan diẹ lati ṣe apẹrẹ tabi yan Circuit awakọ kan. Diode parasitic kan wa laarin sisan ati orisun. Eyi ni a pe ni diode ara ati pe o ṣe pataki ni wiwakọ awọn ẹru inductive gẹgẹbi awọn mọto. Nipa ọna, diode ti ara wa nikan ni MOSFET kọọkan ati pe ko nigbagbogbo wa ninu chirún IC kan.

MOSFETyi pada tube pipadanu, boya o jẹ NMOS tabi PMOS, lẹhin awọn ifọnọhan ti awọn on-resistance wa, ki awọn ti isiyi yoo run agbara ni yi resistance, yi apa ti awọn agbara run ni a npe ni adanu conduction. Yiyan ti MOSFETs pẹlu kekere on-resistance yoo din lori-resistance pipadanu. Lasiko yi, awọn on-resistance ti kekere-agbara MOSFETs ni gbogbo ni ayika mewa ti milliohms, ati ki o kan diẹ milliohms ni o wa tun available.MOSFETs ko gbodo wa ni pari ni ohun ese nigba ti won ba wa ni titan ati pa.There ni a ilana ti dindinku foliteji ni awọn opin meji ti MOSFET, ati pe ilana kan wa ti jijẹ lọwọlọwọ ti nṣàn nipasẹ rẹ. Ni asiko yii, pipadanu MOSFET jẹ ọja ti foliteji ati lọwọlọwọ, eyi ti o ni a npe ni isonu yi pada. Nigbagbogbo pipadanu iyipada jẹ o tobi pupọ ju pipadanu idari lọ, ati iyara iyara iyipada, pipadanu nla yoo pọ si. Ọja ti foliteji ati lọwọlọwọ ni ese ti ifọnọhan jẹ nla pupọ, ti o fa awọn adanu nla. Kikuru akoko iyipada dinku pipadanu ni adaṣe kọọkan; idinku igbohunsafẹfẹ iyipada dinku nọmba awọn iyipada fun akoko ẹyọkan. Awọn ọna mejeeji wọnyi dinku awọn adanu iyipada.

Ti a ṣe afiwe si awọn transistors bipolar, gbogbo igba gbagbọ pe ko si lọwọlọwọ ti o nilo lati ṣe kanMOSFETiwa, bi gun bi awọn GS foliteji jẹ loke kan awọn iye. Eyi rọrun lati ṣe, sibẹsibẹ, a tun nilo iyara. Gẹgẹbi o ti le rii ninu eto MOSFET, agbara parasitic kan wa laarin GS, GD, ati wiwakọ MOSFET jẹ, ni ipa, gbigba agbara ati gbigba agbara agbara. Gbigba agbara si kapasito nilo lọwọlọwọ, nitori gbigba agbara agbara lesekese ni a le rii bi Circuit kukuru, nitorinaa lọwọlọwọ lọwọlọwọ yoo ga julọ. Ohun akọkọ lati ṣe akiyesi nigbati o yan / ṣe apẹrẹ awakọ MOSFET jẹ iwọn ti lọwọlọwọ kukuru-kikuru ti o le pese.

Ohun keji lati ṣe akiyesi ni pe, ni gbogbogbo ti a lo ni NMOS awakọ giga-giga, foliteji ẹnu-ọna akoko nilo lati tobi ju foliteji orisun lọ. MOSFET awakọ giga-giga lori foliteji orisun ati foliteji sisan (VCC) kanna, nitorinaa foliteji ẹnu-ọna ju VCC 4V tabi 10V. ti o ba wa ni eto kanna, lati gba foliteji ti o tobi ju VCC lọ, a nilo lati ṣe amọja ni Circuit igbelaruge. Ọpọlọpọ awọn awakọ ọkọ ayọkẹlẹ ni awọn ifasoke idiyele ti irẹpọ, o ṣe pataki lati ṣe akiyesi pe o yẹ ki o yan agbara itagbangba ti o yẹ lati gba lọwọlọwọ kukuru kukuru lati wakọ MOSFET. 4V tabi 10V jẹ MOSFET ti a lo nigbagbogbo lori foliteji, apẹrẹ dajudaju, o nilo lati ni ala kan. Awọn ti o ga awọn foliteji, awọn yiyara awọn on-ipinle iyara ati kekere awọn on-ipinle resistance. Bayi awọn MOSFET foliteji kekere tun wa lori ipinlẹ ti a lo ni awọn aaye oriṣiriṣi, ṣugbọn ninu eto ẹrọ itanna adaṣe 12V, gbogbogbo 4V lori ipinlẹ ti to.MOSFETs ẹya akiyesi julọ ni awọn abuda iyipada ti o dara, nitorinaa o lo ni lilo pupọ ni nilo fun itanna yiyi iyika, gẹgẹ bi awọn yi pada agbara agbari ati motor drive, sugbon tun ina dimming. Ṣiṣẹda tumọ si ṣiṣe bi iyipada, eyiti o jẹ deede si pipade pipade. Awọn abuda NMOS, Vgs ti o tobi ju iye kan lọ yoo ṣe, o dara fun lilo ninu ọran nigbati orisun ba wa ni ilẹ (wakọ kekere-kekere), niwọn igba ti ẹnu-bode naa. foliteji ti 4V tabi 10V.PMOS abuda, Vgs kere ju kan awọn iye yoo se, o dara fun lilo ninu awọn nla nigbati awọn orisun ti wa ni ti sopọ si awọn VCC (ga-opin drive). Bibẹẹkọ, botilẹjẹpe PMOS le ni irọrun lo bi awakọ ipari giga, NMOS ni a maa n lo ni awọn awakọ opin giga nitori nla on-resistance, idiyele giga, ati awọn iru rirọpo diẹ.

Bayi MOSFET wakọ kekere-foliteji awọn ohun elo, nigbati awọn lilo ti 5V ipese agbara, akoko yi ti o ba ti o ba lo ibile totem polu be, nitori awọn transistor jẹ nipa 0.7V foliteji ju, Abajade ni awọn gangan ik fi kun si ẹnu-bode lori awọn foliteji jẹ 4.3 V. Ni akoko yii, a yan foliteji ẹnu-ọna ipin ti 4.5V ti MOSFET lori aye ti awọn ewu kan. Iṣoro kanna waye ni lilo 3V tabi awọn akoko ipese agbara kekere-kekere miiran. A lo foliteji meji ni diẹ ninu awọn iyika iṣakoso nibiti apakan kannaa nlo aṣoju 5V tabi foliteji oni nọmba 3.3V ati apakan agbara nlo 12V tabi paapaa ga julọ. Awọn meji foliteji ti wa ni ti sopọ nipa lilo a wọpọ ilẹ. Eyi fi ibeere kan lati lo Circuit ti o fun laaye ẹgbẹ foliteji kekere lati ṣakoso MOSFET ni imunadoko ni ẹgbẹ foliteji giga, lakoko ti MOSFET lori ẹgbẹ foliteji giga yoo dojuko awọn iṣoro kanna ti a mẹnuba ninu 1 ati 2. Ni gbogbo awọn ọran mẹta, Eto opopo totem ko le pade awọn ibeere iṣelọpọ, ati pe ọpọlọpọ awọn MOSFET awakọ ICs ko dabi pe o ni eto idinku foliteji ẹnu-bode. Foliteji titẹ sii kii ṣe iye ti o wa titi, o yatọ pẹlu akoko tabi awọn ifosiwewe miiran. Iyatọ yii jẹ ki foliteji awakọ ti a pese si MOSFET nipasẹ Circuit PWM lati jẹ riru. Lati le jẹ ki MOSFET jẹ ailewu lati awọn foliteji ẹnu-ọna giga, ọpọlọpọ MOSFET ni awọn olutọsọna foliteji ti a ṣe sinu lati fi agbara mu iwọn titobi ti foliteji ẹnu-bode naa.

Ni ọran yii, nigbati foliteji awakọ ti a pese kọja foliteji ti olutọsọna, yoo fa agbara agbara aimi nla kan Ni akoko kanna, ti o ba rọrun lo ipilẹ ti olupin foliteji resistor lati dinku foliteji ẹnu-ọna, yoo jẹ ibatan kan. foliteji titẹ sii giga, MOSFET ṣiṣẹ daradara, lakoko ti foliteji titẹ sii ti dinku nigbati foliteji ẹnu-ọna ko to lati fa adaṣe pipe ti ko to, nitorinaa jijẹ agbara agbara.

Ibaṣepọ ti o wọpọ nibi nikan fun NMOS awakọ awakọ lati ṣe itupalẹ ti o rọrun: Vl ati Vh jẹ opin-kekere ati ipese agbara giga, lẹsẹsẹ, awọn foliteji meji le jẹ kanna, ṣugbọn Vl ko yẹ ki o kọja Vh. Q1 ati Q2 ṣe agbekalẹ ọpa totem ti o yipada, ti a lo lati ṣe aṣeyọri ipinya, ati ni akoko kanna lati rii daju pe awọn tubes awakọ meji Q3 ati Q4 kii yoo wa ni akoko kanna. R2 ati R3 pese itọkasi foliteji PWM, ati nipa yiyipada itọkasi yii, o le jẹ ki Circuit ṣiṣẹ daradara, ati foliteji ẹnu-bode ko to lati fa itọnisọna pipe, nitorinaa jijẹ agbara agbara. R2 ati R3 n pese itọkasi foliteji PWM, nipa yiyipada itọkasi yii, o le jẹ ki iṣẹ Circuit ṣiṣẹ ni ọna igbi ifihan PWM jẹ iwọn giga ati ipo taara. Q3 ati Q4 ni a lo lati pese lọwọlọwọ awakọ, nitori akoko akoko, Q3 ati Q4 ibatan si Vh ati GND jẹ o kere ju ti foliteji Vce kan, idinku foliteji yii nigbagbogbo jẹ 0.3V tabi bẹ, kere pupọ. ju 0.7V Vce R5 ati R6 jẹ awọn resistors esi fun iṣapẹẹrẹ foliteji ẹnu-bode, lẹhin iṣapẹẹrẹ foliteji, foliteji ti ẹnu-bode ni a lo bi resistor esi si foliteji ẹnu-ọna, ati foliteji ti ayẹwo ti lo si foliteji ẹnu-bode. R5 ati R6 jẹ awọn resistors esi ti a lo lati ṣe ayẹwo foliteji ẹnu-ọna, eyiti o kọja nipasẹ Q5 lati ṣẹda esi odi ti o lagbara lori awọn ipilẹ ti Q1 ati Q2, nitorinaa diwọn foliteji ẹnu-bode si iye ipari. Yi iye le wa ni titunse nipa R5 ati R6. Nikẹhin, R1 n pese idiwọn ti ipilẹ lọwọlọwọ si Q3 ati Q4, ati R4 n pese idiwọn ti ẹnu-ọna ti o wa lọwọlọwọ si MOSFETs, eyiti o jẹ opin ti Ice of Q3Q4. Ohun isare kapasito le ti wa ni ti sopọ ni afiwe loke R4 ti o ba wulo.                                         

Nigbati o ba n ṣe apẹrẹ awọn ẹrọ to ṣee gbe ati awọn ọja alailowaya, imudarasi iṣẹ ṣiṣe ọja ati gigun akoko iṣẹ batiri jẹ awọn ọran meji ti awọn apẹẹrẹ ti o nilo lati koju si.DC-DC awọn oluyipada ni awọn anfani ti ṣiṣe giga, iṣelọpọ giga lọwọlọwọ ati lọwọlọwọ quiescent kekere, eyiti o dara pupọ fun gbigbe agbara gbigbe. awọn ẹrọ.

Awọn oluyipada DC-DC ni awọn anfani ti ṣiṣe giga, iṣelọpọ giga lọwọlọwọ ati lọwọlọwọ quiescent kekere, eyiti o dara pupọ fun awọn ẹrọ to ṣee gbe. Lọwọlọwọ, awọn aṣa akọkọ ni idagbasoke ti imọ-ẹrọ apẹrẹ oluyipada DC-DC pẹlu: imọ-ẹrọ igbohunsafẹfẹ giga-giga: pẹlu ilosoke ninu igbohunsafẹfẹ iyipada, iwọn ti oluyipada iyipada tun dinku, iwuwo agbara ti pọ si ni pataki, ati agbara ti o lagbara. esi ti ni ilọsiwaju. Kekere

Igbohunsafẹfẹ iyipada oluyipada DC-DC yoo dide si ipele megahertz. Imọ-ẹrọ foliteji kekere: Pẹlu idagbasoke ilọsiwaju ti imọ-ẹrọ iṣelọpọ semikondokito, awọn microprocessors ati ohun elo itanna to ṣee gbe ti n ṣiṣẹ foliteji ti n dinku ati isalẹ, eyiti o nilo oluyipada DC-DC iwaju le pese foliteji iṣelọpọ kekere lati ṣe deede si microprocessor ati ohun elo itanna to ṣee gbe, eyiti nbeere ojo iwaju DC-DC converter le pese kekere o wu foliteji lati orisirisi si si awọn microprocessor.

To lati pese foliteji o wu kekere lati ṣe deede si microprocessors ati ohun elo itanna to ṣee gbe. Awọn idagbasoke imọ-ẹrọ wọnyi gbe awọn ibeere ti o ga julọ siwaju fun apẹrẹ ti awọn iyika chirún ipese agbara. Ni akọkọ, pẹlu igbohunsafẹfẹ iyipada ti n pọ si, iṣẹ ti awọn paati iyipada ni a fi siwaju

Awọn ibeere ti o ga julọ fun iṣẹ ti eroja iyipada, ati pe o gbọdọ ni iyika awakọ eroja iyipada ti o baamu lati rii daju pe nkan yi pada ni igbohunsafẹfẹ iyipada si ipele megahertz ti iṣẹ deede. Ni ẹẹkeji, fun awọn ẹrọ itanna to ṣee gbe ti batiri, foliteji iṣẹ ti Circuit jẹ kekere (ninu ọran ti awọn batiri lithium, fun apẹẹrẹ).

Awọn batiri litiumu, fun apẹẹrẹ, foliteji iṣẹ ti 2.5 ~ 3.6V), nitorinaa ërún ipese agbara fun foliteji kekere.

MOSFET ni atako ti o kere pupọ, agbara agbara kekere, ni iṣiṣẹ giga DC-DC ti o gbajumọ lọwọlọwọ diẹ sii MOSFET bi iyipada agbara. Sibẹsibẹ, nitori agbara parasitic nla ti MOSFETs. Eyi fi awọn ibeere ti o ga julọ sori apẹrẹ ti yiyi awọn iyika awakọ tube fun ṣiṣe apẹrẹ awọn oluyipada DC-DC igbohunsafẹfẹ giga. Ọpọlọpọ awọn CMOS lo wa, awọn iyika kannaa BiCMOS nipa lilo ọna igbelaruge bootstrap ati awọn iyika awakọ bi awọn ẹru agbara nla ni apẹrẹ foliteji kekere ULSI. Awọn iyika wọnyi ni anfani lati ṣiṣẹ daradara labẹ awọn ipo ti o kere ju ipese foliteji 1V, ati pe o le ṣiṣẹ labẹ awọn ipo ti agbara fifuye 1 ~ 2pF igbohunsafẹfẹ le de ọdọ mewa ti megabits tabi paapaa awọn ọgọọgọrun megahertz. Ninu iwe yii, a ti lo Circuit igbelaruge bootstrap lati ṣe apẹrẹ agbara awakọ agbara fifuye nla, ti o dara fun iwọn kekere-foliteji, igbelaruge igbohunsafẹfẹ iyipada giga DC-DC Circuit drive oluyipada. Foliteji opin-kekere ati PWM lati wakọ awọn MOSFET giga-giga. ifihan agbara PWM titobi kekere lati wakọ awọn ibeere foliteji ẹnu-ọna giga ti MOSFETs.