Circuito driver MOSFET di grandi dimensioni

Prima di tutto, il tipo e la struttura del MOSFET, il MOSFET è un FET (un altro è JFET), può essere prodotto in tipo potenziato o a svuotamento, canale P o canale N per un totale di quattro tipi, ma l'applicazione effettiva è solo N potenziato MOSFET a canale P e MOSFET a canale P potenziati, solitamente indicati come NMOSFET, o PMOSFET si riferisce al NMOSFET solitamente menzionato, o PMOSFET si riferisce a questi due tipi. Per questi due tipi di MOSFET avanzati, gli NMOSFET sono più comunemente utilizzati a causa della loro bassa resistenza e della facilità di produzione. Pertanto, gli NMOSFET vengono generalmente utilizzati negli alimentatori a commutazione e nelle applicazioni di azionamento dei motori e la seguente introduzione si concentra anche sugli NMOSFET. esiste una capacità parassita tra i tre pin delMOSFET, che non è necessario, ma piuttosto a causa delle limitazioni del processo di produzione. La presenza di capacità parassita rende un po' complicato progettare o selezionare un circuito di pilotaggio. C'è un diodo parassita tra lo scarico e la sorgente. Questo è chiamato diodo body ed è importante per pilotare carichi induttivi come i motori. A proposito, il diodo body è presente solo nei singoli MOSFET e solitamente non è presente all'interno di un chip IC.

Adesso ilMOSFETpilotare applicazioni a bassa tensione, quando si utilizza un alimentatore da 5 V, questa volta se si utilizza la tradizionale struttura totem pole, poiché il transistor avrà una caduta di tensione di circa 0,7 V, con il risultato che l'effettivo finale aggiunto al gate sulla tensione è solo 4,3 V. In questo momento, scegliamo la tensione di gate nominale di 4,5 V del MOSFET in base all'esistenza di determinati rischi. Lo stesso problema si verifica nell'uso di 3 V o altre occasioni di alimentazione a bassa tensione. La doppia tensione viene utilizzata in alcuni circuiti di controllo in cui la sezione logica utilizza una tipica tensione digitale di 5 V o 3,3 V e la sezione di alimentazione utilizza 12 V o anche superiore. Le due tensioni sono collegate utilizzando una terra comune. Ciò impone l'utilizzo di un circuito che consenta al lato a bassa tensione di controllare efficacemente il MOSFET sul lato ad alta tensione, mentre il MOSFET sul lato ad alta tensione dovrà affrontare gli stessi problemi menzionati ai punti 1 e 2.

In tutti e tre i casi, la struttura totem pole non può soddisfare i requisiti di uscita e molti circuiti integrati driver MOSFET standard non sembrano includere una struttura di limitazione della tensione di gate. La tensione di ingresso non è un valore fisso, varia con il tempo o altri fattori. Questa variazione rende instabile la tensione di pilotaggio fornita al MOSFET dal circuito PWM. Per rendere il MOSFET sicuro da tensioni di gate elevate, molti MOSFET dispongono di regolatori di tensione integrati per limitare forzatamente l'ampiezza della tensione di gate. In questo caso, quando la tensione di comando fornisce più del regolatore di tensione, causerà allo stesso tempo un grande consumo di energia statica, se si utilizza semplicemente il principio del partitore di tensione del resistore per ridurre la tensione di gate, ci sarà un valore relativamente alto tensione di ingresso, ilMOSFETfunziona bene, mentre la tensione di ingresso viene ridotta quando la tensione di gate è insufficiente a provocare una conduzione non completa, aumentando così il consumo di energia.

Circuito relativamente comune qui solo per il circuito del driver NMOSFET per eseguire una semplice analisi: Vl e Vh sono l'alimentatore di fascia bassa e di fascia alta, le due tensioni possono essere uguali, ma Vl non deve superare Vh. Q1 e Q2 formano un totem invertito, utilizzato per realizzare l'isolamento e allo stesso tempo per garantire che i due tubi driver Q3 e Q4 non abbiano la stessa conduzione temporale. R2 e R3 forniscono una tensione PWM R2 e R3 forniscono il riferimento di tensione PWM, modificando questo riferimento, è possibile far funzionare il circuito nella forma d'onda del segnale PWM in una posizione relativamente ripida e diritta. Q3 e Q4 vengono utilizzati per fornire la corrente del convertitore, a causa del tempo di attivazione, Q3 e Q4 rispetto a Vh e GND rappresentano solo un minimo di caduta di tensione Vce, questa caduta di tensione è solitamente solo di 0,3 V circa, molto inferiore superiore a 0,7 V Vce R5 e R6 sono i resistori di feedback, utilizzati per il gate R5 e R6 sono resistori di feedback utilizzati per campionare la tensione di gate, che viene poi fatta passare attraverso Q5 per generare un forte feedback negativo sulle basi di Q1 e Q2, limitando così la tensione di gate ad un valore finito. Questo valore può essere regolato da R5 e R6. Infine, R1 fornisce la limitazione della corrente di base a Q3 e Q4, e R4 fornisce la limitazione della corrente di gate ai MOSFET, che è la limitazione dell'Ice di Q3Q4. Se necessario è possibile collegare in parallelo sopra R4 un condensatore di accelerazione.