Bagaimana Paket MOSFET yang Ditingkatkan Bekerja

Saat merancang catu daya switching atau rangkaian penggerak motor menggunakan MOSFET yang dienkapsulasi, kebanyakan orang mempertimbangkan resistansi MOS, tegangan maksimum, dll., arus maksimum, dll., dan banyak yang hanya mempertimbangkan faktor-faktor ini. Sirkuit seperti itu mungkin berfungsi, tetapi tidak bagus dan tidak diperbolehkan sebagai desain produk formal.

Berikut sedikit rangkuman dasar-dasar MOSFET danMOSFETrangkaian driver yang saya rujuk dari beberapa sumber, tidak semuanya original. Termasuk pengenalan MOSFET, karakteristik, penggerak dan rangkaian aplikasi. Pengemasan jenis MOSFET dan persimpangan MOSFET adalah FET (JFET lain), dapat diproduksi menjadi tipe yang ditingkatkan atau penipisan, saluran-P atau saluran-N total empat jenis, namun penerapan sebenarnya hanya MOSFET saluran-N yang ditingkatkan dan P yang ditingkatkan -channel MOSFET, jadi biasa disebut NMOS, atau PMOS mengacu pada dua jenis ini.

Adapun mengapa tidak menggunakan MOSFET tipe deplesi, tidak disarankan untuk membahasnya lebih lanjut. Untuk kedua jenis MOSFET peningkatan ini, NMOS lebih umum digunakan karena resistansinya yang rendah dan kemudahan fabrikasinya. Jadi aplikasi switching power supply dan penggerak motor, umumnya menggunakan NMOS. pengantar berikut, tetapi juga lebih banyak lagiNMOS-berdasarkan.

MOSFET memiliki kapasitansi parasit di antara ketiga pin, yang tidak diperlukan, namun karena keterbatasan proses manufaktur. Keberadaan kapasitansi parasit dalam desain atau pemilihan rangkaian penggerak menjadi beberapa masalah, namun tidak ada cara untuk menghindarinya, dan kemudian dijelaskan secara rinci. Seperti yang Anda lihat pada skema MOSFET, terdapat dioda parasit antara saluran dan sumber.

Ini disebut dioda badan dan penting dalam menggerakkan beban induktif seperti motor. Omong-omong, dioda tubuh hanya ada secara individualMOSFETdan biasanya tidak ada di dalam chip sirkuit terpadu. Karakteristik MOSFET ON Aktif berarti bertindak sebagai sakelar, yang setara dengan penutupan sakelar.

Karakteristik NMOS, Vgs yang lebih besar dari nilai tertentu akan menghantarkan arus, cocok untuk digunakan ketika sumber dibumikan (penggerak low-end), asalkan tegangan gerbang 4V atau 10V. Karakteristik PMOS, Vgs akan menghantarkan arus kurang dari nilai tertentu, cocok digunakan jika sumber dihubungkan ke VCC (high-end drive). Namun, meskipun PMOS dapat dengan mudah digunakan sebagai driver kelas atas, NMOS biasanya digunakan pada driver kelas atas karena resistansinya yang besar, harga yang mahal, dan jenis pengganti yang sedikit.

Pengemasan MOSFET switching tube loss, baik itu NMOS atau PMOS, setelah konduksi terdapat resistansi on, sehingga arus akan mengkonsumsi energi pada resistansi tersebut, bagian energi yang dikonsumsi ini disebut rugi konduksi. Memilih MOSFET dengan resistansi kecil akan mengurangi kerugian konduksi. Saat ini, resistansi MOSFET daya kecil umumnya sekitar puluhan miliohm, dan beberapa miliohm juga tersedia. MOS tidak boleh selesai dalam sekejap saat menghantarkan dan memutus. Tegangan pada kedua sisi MOS memiliki proses menurun, dan arus yang mengalir melaluinya mengalami proses peningkatan. Selama ini, kerugian MOSFET adalah produk dari tegangan dan arus, yang disebut kerugian switching. Biasanya kerugian peralihan jauh lebih besar daripada kerugian konduksi, dan semakin cepat frekuensi peralihan, semakin besar kerugiannya. Hasil kali tegangan dan arus pada saat konduksi sangat besar sehingga mengakibatkan rugi-rugi yang besar.

Memperpendek waktu peralihan mengurangi kerugian pada setiap konduksi; mengurangi frekuensi peralihan mengurangi jumlah sakelar per satuan waktu. Kedua pendekatan ini dapat mengurangi kerugian peralihan. Produk tegangan dan arus pada saat konduksi besar, dan kerugian yang diakibatkannya juga besar. Memperpendek waktu peralihan dapat mengurangi kerugian pada setiap konduksi; mengurangi frekuensi peralihan dapat mengurangi jumlah sakelar per satuan waktu. Kedua pendekatan ini dapat mengurangi kerugian peralihan. Mengemudi Dibandingkan dengan transistor bipolar, secara umum diyakini bahwa tidak diperlukan arus untuk menghidupkan MOSFET yang dikemas, selama tegangan GS berada di atas nilai tertentu. Ini mudah dilakukan, namun kita juga membutuhkan kecepatan. Struktur MOSFET yang dienkapsulasi dapat dilihat dengan adanya kapasitansi parasit antara GS, GD, dan penggerak MOSFET sebenarnya adalah pengisian dan pengosongan kapasitansi. Pengisian kapasitor memerlukan arus, karena pengisian kapasitor secara instan dapat dilihat sebagai hubungan pendek, sehingga arus sesaat akan semakin besar. Hal pertama yang perlu diperhatikan ketika memilih/merancang driver MOSFET adalah besarnya arus hubung singkat sesaat yang dapat disediakan.

Hal kedua yang perlu diperhatikan adalah, umumnya digunakan pada NMOS drive kelas atas, tegangan gerbang tepat waktu harus lebih besar dari tegangan sumber. Tegangan sumber konduksi MOSFET penggerak high-end dan tegangan drain (VCC) sama, sehingga tegangan gerbang dari VCC 4 V atau 10 V. Jika dalam sistem yang sama, untuk mendapatkan tegangan yang lebih besar dari VCC, kita harus mengkhususkan diri dalam meningkatkan sirkuit. Banyak driver motor memiliki pompa muatan terintegrasi, penting untuk dicatat bahwa Anda harus memilih kapasitansi eksternal yang sesuai, untuk mendapatkan arus hubung singkat yang cukup untuk menggerakkan MOSFET. 4V atau 10V biasa digunakan pada tegangan on-state MOSFET, tentunya desainnya perlu memiliki margin tertentu. Semakin tinggi tegangannya, semakin cepat kecepatannya dan semakin rendah resistansinya. Saat ini, ada MOSFET dengan tegangan on-state yang lebih kecil yang digunakan di berbagai bidang, tetapi dalam sistem elektronik otomotif 12V, umumnya 4V on-state sudah cukup. Rangkaian penggerak MOSFET dan kerugiannya.