Как работают улучшенные МОП-транзисторы

При проектировании импульсного источника питания или схемы привода двигателя с использованием инкапсулированных МОП-транзисторов большинство людей учитывают сопротивление МОП-транзистора в открытом состоянии, максимальное напряжение и т. д., максимальный ток и т. д., и многие из них учитывают только эти факторы. Такие схемы могут работать, но они не являются совершенными и не допускаются в качестве формальных конструкций изделий.

Ниже приводится краткое изложение основ MOSFET иМОП-транзисторСхемы драйверов, на которые я ссылаюсь в ряде источников, не все оригинальные. Включая введение полевых МОП-транзисторов, их характеристики, схемы управления и применения. Типы корпусов MOSFET и соединение MOSFET - это полевой транзистор (еще один JFET), который может быть изготовлен в улучшенном или обедненном типе, P-канале или N-канале, всего четыре типа, но фактическое применение только улучшенного N-канального MOSFET и улучшенного P Двухканальный МОП-транзистор, обычно называемый NMOS, или PMOS относится к этим двум типам.

Что касается того, почему бы не использовать МОП-транзисторы обедненного типа, вникать в суть вопроса не рекомендуется. Для этих двух типов МОП-транзисторов расширения чаще используются NMOS из-за его низкого сопротивления в открытом состоянии и простоты изготовления. Поэтому в приложениях для переключения источников питания и приводов двигателей обычно используется NMOS. следующее введение, но и многое другоеНМОП-основанный на.

МОП-транзисторы имеют паразитную емкость между тремя выводами, которая не требуется, но из-за ограничений производственного процесса. Существование паразитной емкости при проектировании или выборе схемы управления может вызвать некоторые проблемы, но их невозможно избежать, и они описаны подробно. Как вы можете видеть на схеме MOSFET, между стоком и истоком находится паразитный диод.

Он называется корпусным диодом и важен для управления индуктивными нагрузками, такими как двигатели. Кстати, корпусной диод присутствует только в отдельныхМОП-транзисторыи обычно не присутствует внутри микросхемы интегральной схемы. Характеристики включения МОП-транзистора «Вкл» означают, что он действует как переключатель, что эквивалентно замыканию переключателя.

Характеристики NMOS: Vgs, превышающее определенное значение, будет проводиться, подходит для использования в случае, когда источник заземлен (низкий уровень привода), при условии, что напряжение затвора составляет 4 В или 10 В. Характеристики PMOS, Vgs будет проводить меньше определенного значения, подходит для использования в случае, когда источник подключен к VCC (высокопроизводительный привод). Однако, хотя PMOS можно легко использовать в качестве драйвера высокого класса, NMOS обычно используется в драйверах высокого класса из-за большого сопротивления в открытом состоянии, высокой цены и небольшого количества типов замены.

Потери в переключающей трубке MOSFET, будь то NMOS или PMOS, после проводимости существует сопротивление открытого типа, так что ток будет потреблять энергию в этом сопротивлении, эта часть потребляемой энергии называется потерями проводимости. Выбор МОП-транзистора с небольшим сопротивлением открытого состояния уменьшит потери проводимости. В настоящее время сопротивление открытого состояния МОП-транзистора малой мощности обычно составляет около десятков миллиом, но также доступны несколько миллиом. МОП-транзистор не должен быть завершен в тот момент, когда он проводит ток и отключается. Напряжение на обеих сторонах МОП-транзистора имеет В течение этого времени потери МОП-транзистора являются произведением напряжения и тока, что называется потерями переключения. Обычно потери переключения намного больше, чем потери проводимости, и чем выше частота переключения, тем больше потери. Произведение напряжения и тока в момент проводимости очень велико, что приводит к большим потерям.

Сокращение времени переключения снижает потери на каждом проводнике; уменьшение частоты переключений уменьшает количество переключений в единицу времени. Оба эти подхода могут снизить потери на переключение. Произведение напряжения и тока в момент проводимости велико, и результирующие потери также велики. Сокращение времени переключения может уменьшить потери на каждом проводнике; уменьшение частоты переключений позволяет уменьшить количество переключений в единицу времени. Оба эти подхода могут снизить потери на переключение. Управление По сравнению с биполярными транзисторами обычно считается, что для включения корпусного МОП-транзистора не требуется ток, пока напряжение GS превышает определенное значение. Это легко сделать, однако нам также нужна скорость. В структуре инкапсулированного полевого МОП-транзистора можно увидеть наличие паразитной емкости между GS и GD, а управление полевым МОП-транзистором, по сути, является зарядкой и разрядкой емкости. Для зарядки конденсатора требуется ток, поскольку мгновенная зарядка конденсатора может рассматриваться как короткое замыкание, поэтому мгновенный ток будет больше. Первое, на что следует обратить внимание при выборе/проектировании драйвера MOSFET, — это величина мгновенного тока короткого замыкания, который может быть обеспечен.

Второе, что следует отметить, это то, что обычно используемое в высокопроизводительных приводах NMOS напряжение затвора должно быть больше, чем напряжение истока. Напряжение источника проводимости MOSFET-транзистора высокого класса и напряжение стока (VCC) одинаковы, поэтому напряжение затвора, чем у VCC, составляет 4 В или 10 В. Если в той же системе, чтобы получить большее напряжение, чем VCC, мы должны специализироваться на повышающие цепи. Многие драйверы двигателей имеют встроенные зарядовые насосы. Важно отметить, что вам следует выбрать соответствующую внешнюю емкость, чтобы получить достаточный ток короткого замыкания для управления МОП-транзистором. В открытом состоянии МОП-транзистора обычно используется напряжение 4 В или 10 В, конечно, конструкция должна иметь определенный запас. Чем выше напряжение, тем выше скорость во включенном состоянии и тем ниже сопротивление во включенном состоянии. В настоящее время в различных областях используются полевые МОП-транзисторы с меньшим напряжением в открытом состоянии, но в автомобильных электронных системах с напряжением 12 В обычно достаточно 4 В в открытом состоянии. Схема управления полевым МОП-транзистором и ее потери.