Як працюють удосконалені МОП-транзистори

При розробці імпульсного джерела живлення або схеми приводу двигуна з використанням інкапсульованих МОП-транзисторів більшість людей враховують опір увімкнення МОП, максимальну напругу тощо, максимальний струм тощо, і багато хто враховує лише ці фактори. Такі схеми можуть працювати, але вони не є чудовими і не допускаються як формальний дизайн продукту.

Нижче наведено короткий виклад основ MOSFET іMOSFETсхеми драйверів, які я посилаюся на ряд джерел, не всі оригінальні. Включаючи впровадження МОП-транзисторів, характеристик, приводів і прикладних схем. Упаковка типів MOSFET і з'єднання MOSFET - це польовий транзистор (інший JFET), може бути виготовлений у розширений або виснажений тип, P-канальний або N-канальний загалом чотири типи, але фактичне застосування лише покращеного N-канального MOSFET та покращеного P -канальний MOSFET, який зазвичай називають NMOS, або PMOS відноситься до цих двох видів.

Щодо того, чому б не використовувати МОП-транзистори виснаження типу, не рекомендується вникати в суть. Для цих двох типів покращуваних МОП-транзисторів частіше використовується NMOS через низький опір увімкнення та простоту виготовлення. Таким чином, імпульсні джерела живлення та електроприводи зазвичай використовують NMOS. наступний вступ, але також більшеNMOS-на основі.

МОП-транзистори мають паразитну ємність між трьома контактами, яка не потрібна, але через обмеження виробничого процесу. Існування паразитної ємності в конструкції або виборі схеми приводу може бути певною проблемою, але немає способу уникнути, а потім описано докладно. Як ви можете бачити на схемі MOSFET, між стоком і витоком є ​​паразитний діод.

Це називається корпусним діодом і важливий для керування індуктивними навантаженнями, такими як двигуни. До речі, корпусний діод є тільки в індивідуальнихMOSFETі зазвичай відсутній всередині мікросхеми інтегральної схеми. MOSFET ON CharacteristicsOn означає дію як перемикач, що еквівалентно замиканню перемикача.

Характеристики NMOS, Vgs, що перевищує певне значення, будуть проводити, придатні для використання у випадку, коли джерело заземлено (привод нижнього рівня), якщо напруга затвора становить 4 В або 10 В. Характеристики PMOS, Vgs менше певного значення, будуть проводити, придатні для використання у випадку, коли джерело підключено до VCC (привід високого класу). Однак, хоча PMOS можна легко використовувати як драйвер високого класу, NMOS зазвичай використовується у драйверах високого класу через великий опір увімкнення, високу ціну та декілька типів заміни.

Упаковка MOSFET комутаційної трубки втрати, незалежно від того, чи це NMOS або PMOS, після провідності існує опір увімкнення, так що струм буде споживати енергію в цьому опорі, ця частина споживаної енергії називається втратою провідності. Вибір MOSFET з малим опором увімкнення зменшить втрати провідності. Зараз опір увімкнення малопотужних МОП-транзисторів, як правило, становить близько десятків міліом, і також доступні кілька міліом. МОП не повинен бути завершений миттєво, коли він проводить і відключається. Напруга з обох сторін МОП має процес зменшення, а струм, що протікає через нього, має процес збільшення. Протягом цього часу втрати MOSFET є добутком напруги та струму, які називається втратою на перемикання. Зазвичай втрати на перемикання набагато більші, ніж втрати на провідність, і чим вище частота перемикання, тим більші втрати. Добуток напруги і струму в момент провідності дуже великий, що призводить до великих втрат.

Скорочення часу перемикання зменшує втрати при кожній провідності; зменшення частоти перемикань зменшує кількість перемикань в одиницю часу. Обидва ці підходи можуть зменшити втрати при перемиканні. Добуток напруги і струму в момент провідності великий, і результуючі втрати також великі. Скорочення часу перемикання може зменшити втрати при кожній провідності; зменшення частоти перемикань може зменшити кількість перемикань за одиницю часу. Обидва ці підходи можуть зменшити втрати при перемиканні. Керування Порівняно з біполярними транзисторами, зазвичай вважається, що струм не потрібен для ввімкнення корпусного MOSFET, доки напруга GS перевищує певне значення. Зробити це нескладно, однак нам також потрібна швидкість. Структуру інкапсульованого МОП-транзистору можна побачити за наявністю паразитної ємності між GS, GD, і керування МОП-транзистором є, по суті, зарядкою та розрядкою ємності. Для зарядки конденсатора потрібен струм, тому що миттєва зарядка конденсатора може розглядатися як коротке замикання, тому миттєвий струм буде більшим. Перше, на що слід звернути увагу при виборі/проектуванні драйвера MOSFET, це розмір миттєвого струму короткого замикання, який можна забезпечити.

Друге, на що слід звернути увагу, це те, що, як правило, використовується в високоякісних приводах NMOS, напруга затвора ввімкнення має бути більшою, ніж напруга джерела. Напруга джерела провідності MOSFET високого класу та напруга стоку (VCC) однакові, тому напруга затвора, ніж VCC, становить 4 або 10 В. Якщо в одній системі, щоб отримати більшу напругу, ніж VCC, ми повинні спеціалізуватися на схеми підвищення. Багато драйверів двигунів мають інтегровані зарядні насоси, важливо зазначити, що ви повинні вибрати відповідну зовнішню ємність, щоб отримати достатній струм короткого замикання для керування MOSFET. 4 В або 10 В зазвичай використовуються для напруги у відкритому стані MOSFET, звичайно, конструкція повинна мати певний запас. Чим вища напруга, тим вище швидкість у включеному стані та менший опір у відкритому стані. Зараз у різних сферах використовуються МОП-транзистори з меншою напругою увімкненого стану, але в автомобільних електронних системах 12 В зазвичай достатньо 4 В у включеному стані. Схема приводу МОП-транзистора та її втрати.