Conosci il circuito del driver MOSFET?

Il circuito di pilotaggio del MOSFET è una parte cruciale dell'elettronica di potenza e della progettazione dei circuiti, che è responsabile di fornire una capacità di pilotaggio sufficiente per garantire che il MOSFET possa funzionare correttamente e in modo affidabile. Quella che segue è un'analisi dettagliata dei circuiti driver MOSFET:

I. Ruolo del circuito di pilotaggio

Fornire una capacità di unità sufficiente:Poiché il segnale di pilotaggio viene spesso fornito da un controller (ad esempio DSP, microcontrollore), la tensione e la corrente di pilotaggio potrebbero non essere sufficienti per accendere direttamente il MOSFET, quindi è necessario un circuito di pilotaggio adatto alla capacità di pilotaggio.

Garantire buone condizioni di commutazione:Il circuito di pilotaggio deve garantire che i MOSFET non siano né troppo veloci né troppo lenti durante la commutazione per evitare problemi EMI ed eccessive perdite di commutazione.

Garantire l'affidabilità del dispositivo:A causa della presenza di parametri parassiti del dispositivo di commutazione, possono essere generati picchi di tensione-corrente durante la conduzione o lo spegnimento e il circuito di pilotaggio deve sopprimere questi picchi per proteggere il circuito e il dispositivo.

II. Tipi di circuiti di pilotaggio

 

Autista non isolato

Azionamento diretto:Il modo più semplice per pilotare il MOSFET è collegare il segnale di pilotaggio direttamente al gate del MOSFET. Questo metodo è adatto per le occasioni in cui la capacità di guida è sufficiente e i requisiti di isolamento non sono elevati.

Circuito di bootstrap:Utilizzando il principio secondo cui la tensione del condensatore non può essere modificata bruscamente, la tensione viene automaticamente aumentata quando il MOSFET cambia il suo stato di commutazione, pilotando così il MOSFET ad alta tensione. Questo approccio è comunemente utilizzato nei casi in cui il MOSFET non può condividere una terra comune con il driver IC, come i circuiti BUCK.

Autista isolato

Isolamento del fotoaccoppiatore:L'isolamento del segnale di pilotaggio dal circuito principale è ottenuto tramite optoaccoppiatori. L'accoppiatore ottico presenta i vantaggi dell'isolamento elettrico e di una forte capacità anti-interferenza, ma la risposta in frequenza potrebbe essere limitata e la durata e l'affidabilità potrebbero essere ridotte in condizioni difficili.

Isolamento del trasformatore:L'uso di trasformatori per ottenere l'isolamento del segnale di comando dal circuito principale. L'isolamento del trasformatore presenta i vantaggi di una buona risposta alle alte frequenze, di un'elevata tensione di isolamento, ecc., ma il design è relativamente complesso e suscettibile ai parametri parassiti.

In terzo luogo, la progettazione dei punti del circuito di guida

Tensione di azionamento:È necessario garantire che la tensione di comando sia superiore alla tensione di soglia del MOSFET per garantire che il MOSFET possa condurre in modo affidabile. Allo stesso tempo, la tensione di pilotaggio non dovrebbe essere troppo elevata per evitare di danneggiare il MOSFET.

Corrente di comando:Sebbene i MOSFET siano dispositivi pilotati in tensione e non richiedano molta corrente di pilotaggio continua, la corrente di picco deve essere garantita per garantire una certa velocità di commutazione. Pertanto, il circuito di pilotaggio dovrebbe essere in grado di fornire una corrente di picco sufficiente.

Resistenza di azionamento:Il resistore di comando viene utilizzato per controllare la velocità di commutazione e sopprimere i picchi di corrente. La selezione del valore del resistore dovrebbe essere basata sul circuito specifico e sulle caratteristiche del MOSFET. In generale, il valore del resistore non dovrebbe essere troppo grande o troppo piccolo per evitare di influenzare l'effetto di pilotaggio e le prestazioni del circuito.

Disposizione del circuito stampato:Durante il layout del PCB, la lunghezza dell'allineamento tra il circuito di pilotaggio e il gate del MOSFET dovrebbe essere ridotta il più possibile e la larghezza dell'allineamento dovrebbe essere aumentata per ridurre l'impatto dell'induttanza parassita e della resistenza sull'effetto di guida. Allo stesso tempo, i componenti chiave come i resistori di pilotaggio dovrebbero essere posizionati più vicino al gate del MOSFET.

IV. Esempi di applicazioni

I circuiti driver MOSFET sono ampiamente utilizzati in una varietà di dispositivi e circuiti elettronici di potenza, come alimentatori a commutazione, inverter e azionamenti di motori. In queste applicazioni, la progettazione e l'ottimizzazione dei circuiti di pilotaggio sono fondamentali per migliorare le prestazioni e l'affidabilità dei dispositivi.

In sintesi, il circuito di pilotaggio MOSFET è una parte indispensabile dell'elettronica di potenza e della progettazione dei circuiti. Progettando in modo ragionevole il circuito del driver, è possibile garantire che il MOSFET funzioni normalmente e in modo affidabile, migliorando così le prestazioni e l'affidabilità dell'intero circuito.