Hoe verbeterde pakket-MOSFET's werken

Bij het ontwerpen van een schakelende voeding of motoraandrijfcircuit met behulp van ingekapselde MOSFET's houden de meeste mensen rekening met de aan-weerstand van de MOS, de maximale spanning, enz., de maximale stroom, enz., en er zijn er velen die alleen met deze factoren rekening houden. Dergelijke circuits kunnen werken, maar ze zijn niet uitstekend en zijn niet toegestaan ​​als formele productontwerpen.

Het volgende is een korte samenvatting van de basisprincipes van MOSFET enMOSFETdrivercircuits, waarnaar ik verwijs naar een aantal bronnen, niet allemaal origineel. Inclusief de introductie van MOSFET's, karakteristieken, aandrijf- en applicatiecircuits. Verpakkings-MOSFET-typen en junctie-MOSFET is een FET (een andere JFET), kan worden vervaardigd in verbeterd of uitputtingstype, P-kanaal of N-kanaal, in totaal vier typen, maar de daadwerkelijke toepassing van alleen verbeterde N-kanaal MOSFET en verbeterde P -kanaal MOSFET, ook wel NMOS genoemd, of PMOS verwijst naar deze twee soorten.

Wat betreft het gebruik van MOSFET's van het uitputtingstype: het wordt niet aanbevolen om dit tot op de bodem uit te zoeken. Voor deze twee typen verbeterings-MOSFET's wordt NMOS vaker gebruikt vanwege de lage aan-weerstand en het gemak van fabricage. Toepassingen voor schakelende voedingen en motoraandrijvingen maken doorgaans gebruik van NMOS. de volgende introductie, maar ook meerNMOS-gebaseerd.

MOSFET's hebben een parasitaire capaciteit tussen de drie pinnen, wat niet nodig is, maar vanwege beperkingen in het productieproces. Het bestaan ​​van parasitaire capaciteit in het ontwerp of de selectie van het aandrijfcircuit kan enige problemen opleveren, maar er is geen manier om dit te vermijden, en wordt vervolgens in detail beschreven. Zoals je in het MOSFET-schema kunt zien, bevindt zich een parasitaire diode tussen de drain en de source.

Dit wordt de lichaamsdiode genoemd en is belangrijk bij het aansturen van inductieve belastingen zoals motoren. Overigens is de lichaamsdiode alleen individueel aanwezigMOSFET'sen is meestal niet aanwezig in de geïntegreerde schakelingchip. MOSFET ON CharacteristicsOn betekent dat het fungeert als een schakelaar, wat overeenkomt met het sluiten van een schakelaar.

NMOS-karakteristieken, Vgs groter dan een bepaalde waarde zullen geleiden, geschikt voor gebruik in het geval dat de bron geaard is (low-end drive), zolang de poortspanning 4V of 10V is. PMOS-karakteristieken, Vgs minder dan een bepaalde waarde zullen geleiden, geschikt voor gebruik in het geval dat de bron is aangesloten op VCC (high-end drive). Hoewel PMOS gemakkelijk kan worden gebruikt als een high-end driver, wordt NMOS meestal gebruikt in high-end drivers vanwege de grote aan-weerstand, de hoge prijs en de weinige vervangingstypes.

Verpakking MOSFET-schakelbuisverlies, of het nu NMOS of PMOS is, na geleiding bestaat er aan-weerstand, zodat de stroom energie in deze weerstand zal verbruiken, dit deel van de verbruikte energie wordt geleidingsverlies genoemd. Door een MOSFET met een kleine aan-weerstand te selecteren, wordt het geleidingsverlies verminderd. Tegenwoordig ligt de aan-weerstand van MOSFET's met een klein vermogen over het algemeen rond de tientallen milliohm, en er zijn ook enkele milliohms beschikbaar. MOS mag niet in een oogwenk worden voltooid wanneer deze geleidt en wordt uitgeschakeld. De spanning aan beide zijden van de MOS heeft een proces van afnemen, en de stroom die er doorheen vloeit, neemt toe. Gedurende deze tijd is het verlies van de MOSFET het product van de spanning en de stroom, wat het schakelverlies wordt genoemd. Meestal is het schakelverlies veel groter dan het geleidingsverlies, en hoe sneller de schakelfrequentie, hoe groter het verlies. Het product van spanning en stroom op het moment van geleiding is erg groot, wat tot grote verliezen leidt.

Het verkorten van de schakeltijd vermindert het verlies bij elke geleiding; het verminderen van de schakelfrequentie vermindert het aantal schakelaars per tijdseenheid. Beide benaderingen kunnen de schakelverliezen verminderen. Het product van spanning en stroom op het moment van geleiding is groot, en het resulterende verlies is ook groot. Het verkorten van de schakeltijd kan het verlies bij elke geleiding verminderen; het verminderen van de schakelfrequentie kan het aantal schakelaars per tijdseenheid verminderen. Beide benaderingen kunnen de schakelverliezen verminderen. Aansturing Vergeleken met bipolaire transistors wordt algemeen aangenomen dat er geen stroom nodig is om een ​​verpakte MOSFET in te schakelen, zolang de GS-spanning boven een bepaalde waarde ligt. Dit is gemakkelijk te doen, maar we hebben ook snelheid nodig. De structuur van de ingekapselde MOSFET is te zien in de aanwezigheid van parasitaire capaciteit tussen GS, GD, en de aansturing van de MOSFET is in feite het opladen en ontladen van de capaciteit. Voor het opladen van de condensator is stroom nodig, omdat het onmiddellijk opladen van de condensator kan worden gezien als kortsluiting, waardoor de momentane stroom groter zal zijn. Het eerste waar u op moet letten bij het selecteren/ontwerpen van een MOSFET-driver is de grootte van de momentane kortsluitstroom die kan worden geleverd.

Het tweede ding om op te merken is dat, doorgaans gebruikt in high-end drive NMOS, de poortspanning op tijd groter moet zijn dan de bronspanning. High-end MOSFET-geleidingsbronspanning en afvoerspanning (VCC) hetzelfde, dus de poortspanning dan de VCC 4 V of 10 V. Als we in hetzelfde systeem een ​​grotere spanning dan de VCC willen krijgen, moeten we ons specialiseren in circuits versterken. Veel motordrivers hebben geïntegreerde laadpompen. Het is belangrijk op te merken dat u de juiste externe capaciteit moet kiezen om voldoende kortsluitstroom te krijgen om de MOSFET aan te sturen. 4V of 10V wordt vaak gebruikt in de aan-toestandsspanning van de MOSFET, uiteraard moet het ontwerp een bepaalde marge hebben. Hoe hoger de spanning, hoe sneller de inschakelsnelheid en hoe lager de inschakelweerstand. Tegenwoordig worden MOSFET's met een kleinere aan-toestandsspanning in verschillende velden gebruikt, maar in elektronische systemen van 12 V in de automobielsector is over het algemeen 4 V aan-toestand voldoende. MOSFET-aandrijfcircuit en het verlies ervan.