Come funzionano i MOSFET a pacchetto avanzato

Quando si progetta un alimentatore a commutazione o un circuito di azionamento di un motore utilizzando MOSFET incapsulati, la maggior parte delle persone considera la resistenza di attivazione del MOS, la tensione massima, ecc., la corrente massima, ecc., e molti considerano solo questi fattori. Tali circuiti possono funzionare, ma non sono eccellenti e non sono consentiti come progetti formali di prodotto.

Quello che segue è un piccolo riassunto delle basi di MOSFET eMOSFETcircuiti driver, che faccio riferimento a diverse fonti, non tutte originali. Compresa l'introduzione di MOSFET, caratteristiche, circuiti di azionamento e applicazione. Tipi di MOSFET di confezionamento e MOSFET di giunzione è un FET (un altro JFET), può essere prodotto in tipo potenziato o di esaurimento, canale P o canale N per un totale di quattro tipi, ma l'applicazione effettiva è solo MOSFET a canale N potenziato e P potenziato MOSFET a canale, solitamente indicato come NMOS o PMOS si riferisce a questi due tipi.

Per quanto riguarda il motivo per cui non utilizzare MOSFET di tipo a svuotamento, non è consigliabile andare fino in fondo. Per questi due tipi di MOSFET di potenziamento, NMOS è più comunemente utilizzato a causa della sua bassa resistenza e della facilità di fabbricazione. Pertanto, le applicazioni di alimentazione a commutazione e di azionamento del motore utilizzano generalmente NMOS. la seguente introduzione, ma anche altroNMOS-basato.

I MOSFET hanno una capacità parassita tra i tre pin, che non è necessaria, ma a causa delle limitazioni del processo di produzione. L'esistenza di capacità parassite nella progettazione o nella selezione del circuito di comando può creare qualche problema, ma non c'è modo di evitarlo, e quindi descritto in dettaglio. Come puoi vedere nello schema del MOSFET, c'è un diodo parassita tra il drain e la source.

Questo è chiamato diodo body ed è importante per pilotare carichi induttivi come i motori. A proposito, il diodo corporeo è presente solo nell'individuoMOSFETe solitamente non è presente all'interno del chip del circuito integrato.MOSFET ON CaratteristicheOn significa agire come un interruttore, il che equivale alla chiusura di un interruttore.

Caratteristiche NMOS, condurrà Vgs maggiore di un certo valore, adatto per l'uso nel caso in cui la sorgente sia messa a terra (azionamento di fascia bassa), purché la tensione di gate sia di 4 V o 10 V. Caratteristiche PMOS, Vgs condurrà meno di un certo valore, adatto per l'uso nel caso in cui la sorgente sia collegata a VCC (azionamento di fascia alta). Tuttavia, sebbene PMOS possa essere facilmente utilizzato come driver di fascia alta, NMOS viene solitamente utilizzato nei driver di fascia alta a causa della grande resistenza in conduzione, del prezzo elevato e dei pochi tipi di sostituzione.

Perdita del tubo di commutazione MOSFET di confezionamento, sia che si tratti di NMOS o PMOS, dopo la conduzione esiste una resistenza attiva, quindi la corrente consumerà energia in questa resistenza, questa parte dell'energia consumata è chiamata perdita di conduzione. La selezione di un MOSFET con una piccola resistenza nello stato di conduzione ridurrà la perdita di conduzione. Al giorno d'oggi, la resistenza di attivazione dei MOSFET di piccola potenza è generalmente di circa decine di milliohm e sono disponibili anche alcuni milliohm. Il MOS non deve essere completato in un istante quando conduce e si interrompe. La tensione su entrambi i lati del MOS ha un processo di diminuzione e la corrente che lo attraversa ha un processo di aumento. Durante questo periodo, la perdita del MOSFET è il prodotto della tensione e della corrente, che è chiamata perdita di commutazione. Solitamente la perdita di commutazione è molto maggiore della perdita di conduzione e quanto più veloce è la frequenza di commutazione, tanto maggiore è la perdita. Il prodotto tra tensione e corrente nell'istante della conduzione è molto elevato, determinando grandi perdite.

Accorciando il tempo di commutazione si riducono le perdite ad ogni conduzione; riducendo la frequenza di commutazione si riduce il numero di commutazioni per unità di tempo. Entrambi questi approcci possono ridurre le perdite di commutazione. Il prodotto della tensione e della corrente nell'istante della conduzione è elevato e anche la perdita risultante è elevata. Accorciare il tempo di commutazione può ridurre la perdita ad ogni conduzione; riducendo la frequenza di commutazione è possibile ridurre il numero di commutazioni per unità di tempo. Entrambi questi approcci possono ridurre le perdite di commutazione. Pilotaggio Rispetto ai transistor bipolari, si ritiene generalmente che non sia necessaria alcuna corrente per accendere un MOSFET packaged, purché la tensione GS sia superiore a un determinato valore. Questo è facile da fare, tuttavia, abbiamo anche bisogno di velocità. La struttura del MOSFET incapsulato può essere vista in presenza di capacità parassita tra GS, GD e il pilotaggio del MOSFET è, infatti, la carica e la scarica della capacità. La carica del condensatore richiede corrente, poiché la carica istantanea del condensatore può essere vista come un cortocircuito, quindi la corrente istantanea sarà maggiore. La prima cosa da notare quando si seleziona/progetta un driver MOSFET è l'entità della corrente di cortocircuito istantanea che può essere fornita.

La seconda cosa da notare è che, generalmente utilizzata nei drive NMOS di fascia alta, la tensione di gate on-time deve essere maggiore della tensione di source. La tensione della sorgente di conduzione del MOSFET di fascia alta e la tensione di drain (VCC) sono uguali, quindi la tensione di gate rispetto a VCC 4 V o 10 V. Se nello stesso sistema, per ottenere una tensione maggiore rispetto a VCC, dobbiamo specializzarci in circuiti di potenziamento. Molti driver di motori hanno pompe di carica integrate, è importante notare che è necessario scegliere la capacità esterna appropriata per ottenere una corrente di cortocircuito sufficiente per pilotare il MOSFET. 4 V o 10 V sono comunemente usati nella tensione di stato attivo del MOSFET, ovviamente, il progetto deve avere un certo margine. Maggiore è la tensione, maggiore è la velocità nello stato attivo e minore è la resistenza nello stato attivo. Al giorno d'oggi, ci sono MOSFET con una tensione di stato attivo più piccola utilizzata in diversi campi, ma nei sistemi elettronici automobilistici a 12 V, generalmente 4 V di stato attivo sono sufficienti. Circuito di comando MOSFET e sue perdite.