Rangkaian Driver MOSFET Paket Besar

Pertama-tama, jenis dan struktur MOSFET, MOSFET adalah FET (yang lain adalah JFET), dapat diproduksi menjadi tipe yang ditingkatkan atau deplesi, saluran P atau saluran N total empat jenis, tetapi penerapan sebenarnya hanya N yang ditingkatkan - MOSFET saluran dan MOSFET saluran P yang disempurnakan, biasanya disebut sebagai NMOSFET, atau PMOSFET mengacu pada NMOSFET yang biasanya disebutkan, atau PMOSFET mengacu pada keduanya jenis. Untuk kedua jenis MOSFET yang ditingkatkan ini, NMOSFET lebih umum digunakan karena ketahanannya yang rendah dan kemudahan pembuatannya. Oleh karena itu, NMOSFET umumnya digunakan dalam aplikasi switching catu daya dan penggerak motor, dan pengenalan berikut juga berfokus pada NMOSFET. kapasitansi parasit ada di antara tiga pinMOSFET, yang tidak diperlukan, melainkan karena keterbatasan proses pembuatannya. Kehadiran kapasitansi parasit membuatnya agak sulit untuk merancang atau memilih rangkaian driver. Ada dioda parasit antara saluran pembuangan dan sumber. Ini disebut dioda badan dan penting dalam menggerakkan beban induktif seperti motor. Omong-omong, dioda badan hanya ada di MOSFET individual dan biasanya tidak ada di dalam chip IC.

SekarangMOSFETmenggerakkan aplikasi tegangan rendah, bila menggunakan catu daya 5V, kali ini jika Anda menggunakan struktur tiang totem tradisional, karena transistor akan turun tegangan sekitar 0,7V, sehingga tegangan akhir yang ditambahkan ke gerbang sebenarnya hanya 4.3 V. Saat ini, kami memilih tegangan gerbang nominal 4.5V dari MOSFET dengan adanya risiko tertentu. Masalah yang sama terjadi pada penggunaan 3V atau catu daya tegangan rendah lainnya. Tegangan ganda digunakan di beberapa rangkaian kontrol di mana bagian logika menggunakan tegangan digital khas 5V atau 3,3V dan bagian daya menggunakan 12V atau bahkan lebih tinggi. Kedua tegangan tersebut dihubungkan menggunakan landasan yang sama. Hal ini mengharuskan penggunaan rangkaian yang memungkinkan sisi tegangan rendah untuk secara efektif mengontrol MOSFET pada sisi tegangan tinggi, sedangkan MOSFET pada sisi tegangan tinggi akan menghadapi masalah yang sama seperti yang disebutkan pada 1 dan 2.

Dalam ketiga kasus tersebut, struktur tiang totem tidak dapat memenuhi persyaratan keluaran, dan banyak IC driver MOSFET yang tersedia tampaknya tidak menyertakan struktur pembatas tegangan gerbang. Tegangan masukan bukanlah nilai tetap, melainkan bervariasi seiring waktu atau faktor lainnya. Variasi ini menyebabkan tegangan penggerak yang diberikan ke MOSFET oleh rangkaian PWM menjadi tidak stabil. Untuk membuat MOSFET aman dari tegangan gerbang tinggi, banyak MOSFET memiliki pengatur tegangan bawaan untuk secara paksa membatasi amplitudo tegangan gerbang. Dalam hal ini, bila tegangan penggerak yang diberikan lebih besar dari pengatur tegangan, maka akan menyebabkan konsumsi daya statis yang besar pada saat yang bersamaan, jika hanya menggunakan prinsip pembagi tegangan resistor untuk menurunkan tegangan gerbang, maka akan terjadi tegangan yang relatif tinggi. tegangan masukan, ituMOSFETberfungsi dengan baik, sedangkan tegangan masukan berkurang ketika tegangan gerbang tidak mencukupi untuk menyebabkan konduksi kurang sempurna, sehingga meningkatkan konsumsi daya.

Rangkaian yang relatif umum di sini hanya untuk rangkaian driver NMOSFET untuk melakukan analisis sederhana: Vl dan Vh adalah catu daya low-end dan high-end, kedua tegangan bisa sama, tetapi Vl tidak boleh melebihi Vh. Q1 dan Q2 membentuk tiang totem terbalik, digunakan untuk mewujudkan isolasi, dan pada saat yang sama untuk memastikan bahwa dua tabung penggerak Q3 dan Q4 tidak akan menjadi konduksi waktu yang sama. R2 dan R3 memberikan tegangan PWM R2 dan R3 memberikan referensi tegangan PWM, dengan mengubah referensi ini, Anda dapat membiarkan rangkaian bekerja dalam bentuk gelombang sinyal PWM yang relatif curam dan posisi lurus. Q3 dan Q4 digunakan untuk menyediakan arus penggerak, karena tepat waktu, Q3 dan Q4 relatif terhadap Vh dan GND hanya minimal penurunan tegangan Vce, penurunan tegangan ini biasanya hanya sekitar 0,3V atau lebih, jauh lebih rendah dari 0,7V Vce R5 dan R6 adalah resistor umpan balik, digunakan untuk gerbang R5 dan R6 adalah resistor umpan balik yang digunakan untuk mengambil sampel tegangan gerbang, yang kemudian dilewatkan melalui Q5 untuk menghasilkan umpan balik negatif yang kuat pada basis Q1 dan Q2, sehingga membatasi tegangan gerbang ke nilai yang terbatas. Nilai ini dapat disesuaikan dengan R5 dan R6. Terakhir, R1 memberikan batasan arus basis ke Q3 dan Q4, dan R4 memberikan batasan arus gerbang ke MOSFET, yang merupakan batasan Ice Q3Q4. Kapasitor percepatan dapat dihubungkan secara paralel di atas R4 jika perlu.