En primer lloc, el tipus i l'estructura del MOSFET,MOSFETés un FET (un altre és JFET), es pot fabricar en tipus millorat o d'esgotament, canal P o canal N un total de quatre tipus, però l'aplicació real només de MOSFET de canal N millorat i MOSFET de canal P millorat, de manera que generalment anomenat NMOS o PMOS es refereix a aquests dos tipus. Per a aquests dos tipus de MOSFET millorats, el més utilitzat és NMOS, la raó és que la resistència a l'encesa és petita i fàcil de fabricar. Per tant, NMOS s'utilitza generalment en aplicacions d'alimentació de commutació i accionament de motors.
A la següent introducció, la majoria dels casos estan dominats per NMOS. Existeix una capacitat paràsita entre els tres pins del MOSFET, una característica que no és necessària però que sorgeix a causa de les limitacions del procés de fabricació. La presència de capacitat parasitària fa que sigui una mica complicat dissenyar o seleccionar un circuit de controlador. Hi ha un díode paràsit entre el desguàs i la font. Això s'anomena díode corporal i és important per conduir càrregues inductives com ara motors. Per cert, el díode corporal només està present en MOSFET individuals i normalment no està present dins d'un xip IC.
MOSFETpèrdua de tub de commutació, ja sigui NMOS o PMOS, després que existeixi la conducció de la resistència activa, de manera que el corrent consumirà energia en aquesta resistència, aquesta part de l'energia consumida s'anomena pèrdua de conducció. La selecció de MOSFET amb baixa resistència reduirà la pèrdua de resistència. Avui en dia, la resistència d'encesa dels MOSFET de baixa potència és generalment al voltant de desenes de miliohms, i també hi ha uns quants miliohms disponibles. Els MOSFET no s'han de completar en un instant quan estan encès i apagat. Hi ha un procés de disminució de la tensió a els dos extrems del MOSFET, i hi ha un procés d'augment del corrent que hi circula. Durant aquest període de temps, la pèrdua de MOSFET és el producte de la tensió i el corrent, que s'anomena pèrdua de commutació. En general, la pèrdua de commutació és molt més gran que la pèrdua de conducció, i com més ràpida sigui la freqüència de commutació, més gran serà la pèrdua. El producte de tensió i corrent en l'instant de conducció és molt gran, donant lloc a grans pèrdues. Escurçant el temps de commutació es redueix la pèrdua a cada conducció; reduir la freqüència de commutació redueix el nombre d'interruptors per unitat de temps. Ambdós enfocaments redueixen les pèrdues de commutació.
En comparació amb els transistors bipolars, generalment es creu que no es requereix corrent per fer aMOSFETconducta, sempre que la tensió GS estigui per sobre d'un determinat valor. Això és fàcil de fer, però també necessitem velocitat. Com podeu veure a l'estructura del MOSFET, hi ha una capacitat parasitària entre GS, GD i la conducció del MOSFET és, en efecte, la càrrega i descàrrega de la capacitat. La càrrega del condensador requereix corrent, ja que la càrrega instantània del condensador es pot veure com un curtcircuit, de manera que el corrent instantani serà més alt. El primer que cal tenir en compte en seleccionar/dissenyar un controlador MOSFET és la mida del corrent de curtcircuit instantani que es pot proporcionar.
La segona cosa a tenir en compte és que, generalment utilitzat en la unitat NMOS de gamma alta, la tensió de la porta a temps ha de ser més gran que la tensió de la font. MOSFET d'unitat d'alta gamma a la tensió de la font i la tensió de drenatge (VCC) iguals, així que la tensió de la porta que el VCC 4V o 10V. si en el mateix sistema, per obtenir una tensió més gran que el VCC, ens hem d'especialitzar en el circuit boost. Molts controladors de motor tenen bombes de càrrega integrades, és important tenir en compte que heu de triar la capacitat externa adequada per obtenir el corrent de curtcircuit suficient per conduir el MOSFET. 4V o 10V és el MOSFET d'ús habitual en tensió, el disseny, per descomptat, cal tenir un cert marge. Com més gran sigui la tensió, més ràpida serà la velocitat d'estat i menor serà la resistència de l'estat. Ara també hi ha MOSFET de tensió d'estat més petits que s'utilitzen en diferents camps, però en el sistema d'electrònica d'automòbil de 12 V, en general n'hi ha prou amb l'estat de 4 V. La característica més notable dels MOSFET són les característiques de commutació del bé, de manera que s'utilitza àmpliament en el necessitat de circuits de commutació electrònics, com ara font d'alimentació de commutació i accionament del motor, però també atenuació de la il·luminació. Conducció significa actuar com un interruptor, que equival a un tancament d'un interruptor. Les característiques NMOS, Vgs superiors a un determinat valor conduiran, adequats per al seu ús en el cas que la font estigui connectada a terra (unitat de gamma baixa), sempre que la porta tensió de 4V o 10V. Característiques PMOS, Vgs inferior a un determinat valor conduirà, adequat per al seu ús en el cas que la font estigui connectada al VCC (unitat de gamma alta). No obstant això, tot i que PMOS es pot utilitzar fàcilment com a controlador de gamma alta, NMOS s'utilitza normalment en controladors de gamma alta a causa de la gran resistència, el preu elevat i els pocs tipus de substitució.
Ara, el MOSFET condueix aplicacions de baixa tensió, quan s'utilitza una font d'alimentació de 5 V, aquesta vegada si utilitzeu l'estructura tradicional de pols de tòtem, a causa del transistor, la caiguda de tensió és d'aproximadament 0,7 V, donant lloc a la final real afegit a la porta a la la tensió és només de 4,3 V. En aquest moment, escollim la tensió nominal de la porta de 4,5 V del MOSFET per l'existència de certs riscos. El mateix problema es produeix en l'ús de 3V o en altres ocasions d'alimentació de baixa tensió. La tensió dual s'utilitza en alguns circuits de control on la secció lògica utilitza una tensió digital típica de 5 V o 3,3 V i la secció de potència utilitza 12 V o fins i tot més. Les dues tensions es connecten mitjançant una terra comú. Això exigeix utilitzar un circuit que permeti que el costat de baixa tensió controli eficaçment el MOSFET del costat d'alta tensió, mentre que el MOSFET del costat d'alta tensió s'enfrontarà als mateixos problemes esmentats a 1 i 2. En els tres casos, el L'estructura del tòtem no pot complir els requisits de sortida, i molts circuits integrats de controlador MOSFET disponibles no semblen incloure una estructura limitadora de tensió de porta. La tensió d'entrada no és un valor fix, varia amb el temps o altres factors. Aquesta variació fa que la tensió d'accionament proporcionada al MOSFET pel circuit PWM sigui inestable. Per tal de protegir el MOSFET de les altes tensions de la porta, molts MOSFET tenen reguladors de tensió integrats per limitar força l'amplitud de la tensió de la porta.
En aquest cas, quan la tensió de la unitat proporcionada supera la tensió del regulador, provocarà un gran consum d'energia estàtica. Al mateix temps, si només utilitzeu el principi del divisor de tensió de la resistència per reduir la tensió de la porta, hi haurà un alta tensió d'entrada, el MOSFET funciona bé, mentre que la tensió d'entrada es redueix quan la tensió de la porta és insuficient per provocar una conducció insuficientment completa, augmentant així el consum d'energia.
Circuit relativament comú aquí només perquè el circuit del controlador NMOS faci una anàlisi senzilla: Vl i Vh són la font d'alimentació de gamma baixa i alta, respectivament, les dues tensions poden ser iguals, però Vl no hauria de superar Vh. Q1 i Q2 formen un tòtem invertit, que s'utilitza per aconseguir l'aïllament i, al mateix temps, per garantir que els dos tubs conductors Q3 i Q4 no estiguin encesos al mateix temps. R2 i R3 proporcionen la referència de tensió PWM i, canviant aquesta referència, podeu fer que el circuit funcioni bé i la tensió de la porta no és suficient per provocar una conducció completa, augmentant així el consum d'energia. R2 i R3 proporcionen la referència de tensió PWM, canviant aquesta referència, podeu deixar que el circuit funcioni amb la forma d'ona del senyal PWM en una posició relativament pronunciada i recta. Q3 i Q4 s'utilitzen per proporcionar el corrent de la unitat, a causa del temps d'encesa, Q3 i Q4 en relació amb Vh i GND són només un mínim d'una caiguda de tensió Vce, aquesta caiguda de tensió sol ser de només 0,3 V més o menys, molt més baixa. de 0,7 V Vce R5 i R6 són resistències de retroalimentació per al mostreig de tensió de la porta, després de mostrejar la tensió, la tensió de la porta s'utilitza com a resistència de retroalimentació a la tensió de la porta i la tensió de la mostra s'utilitza per a la tensió de la porta. R5 i R6 són resistències de retroalimentació que s'utilitzen per mostrejar la tensió de la porta, que després es passa per Q5 per crear una forta retroalimentació negativa a les bases de Q1 i Q2, limitant així la tensió de la porta a un valor finit. Aquest valor es pot ajustar per R5 i R6. Finalment, R1 proporciona la limitació del corrent base a Q3 i Q4, i R4 proporciona la limitació del corrent de porta als MOSFET, que és la limitació del gel de Q3Q4. Es pot connectar un condensador d'acceleració en paral·lel per sobre de R4 si cal.
Quan es dissenyen dispositius portàtils i productes sense fil, millorar el rendiment del producte i allargar el temps de funcionament de la bateria són dos problemes que els dissenyadors han d'afrontar. Els convertidors DC-DC tenen els avantatges d'una alta eficiència, un corrent de sortida elevat i un corrent de repòs baix, que són molt adequats per alimentar portàtils. dispositius.
Els convertidors DC-DC tenen els avantatges d'alta eficiència, corrent de sortida alta i corrent de repòs baix, que són molt adequats per alimentar dispositius portàtils. Actualment, les principals tendències en el desenvolupament de la tecnologia de disseny del convertidor DC-DC inclouen: tecnologia d'alta freqüència: amb l'augment de la freqüència de commutació, la mida del convertidor de commutació també es redueix, la densitat de potència s'ha augmentat significativament i la dinàmica. s'ha millorat la resposta. Petit
La freqüència de commutació del convertidor DC-DC augmentarà al nivell de megahertz. Tecnologia de baixa tensió de sortida: amb el desenvolupament continu de la tecnologia de fabricació de semiconductors, la tensió de funcionament dels microprocessadors i dels equips electrònics portàtils és cada cop més baixa, cosa que requereix que el futur convertidor DC-DC pugui proporcionar una baixa tensió de sortida per adaptar-se al microprocessador i als equips electrònics portàtils, que requereix que el futur convertidor DC-DC pugui proporcionar una tensió de sortida baixa per adaptar-se al microprocessador.
Suficient per proporcionar una baixa tensió de sortida per adaptar-se a microprocessadors i equips electrònics portàtils. Aquests desenvolupaments tecnològics presenten requisits més elevats per al disseny de circuits de xips d'alimentació. En primer lloc, amb l'augment de la freqüència de commutació, es proposa el rendiment dels components de commutació
Requisits elevats per al rendiment de l'element de commutació, i ha de tenir el circuit d'accionament de l'element de commutació corresponent per garantir que l'element de commutació en la freqüència de commutació fins al nivell de megahertz de funcionament normal. En segon lloc, per als dispositius electrònics portàtils alimentats amb bateries, la tensió de funcionament del circuit és baixa (en el cas de les bateries de liti, per exemple).
Bateries de liti, per exemple, la tensió de funcionament de 2,5 ~ 3,6 V), de manera que el xip d'alimentació per a la tensió més baixa.
MOSFET té una resistència molt baixa, baix consum d'energia, en el popular xip DC-DC d'alta eficiència actual més MOSFET com a interruptor d'alimentació. No obstant això, a causa de la gran capacitat parasitària dels MOSFET. Això imposa requisits més elevats al disseny de circuits de controlador de tubs de commutació per dissenyar convertidors DC-DC d'alta freqüència de funcionament. Hi ha diversos circuits lògics CMOS, BiCMOS que utilitzen l'estructura de reforç d'arrencada i circuits de controlador com a grans càrregues capacitives en el disseny ULSI de baixa tensió. Aquests circuits poden funcionar correctament en condicions de subministrament de tensió inferior a 1V i poden funcionar en condicions de capacitat de càrrega 1 ~ 2pF freqüència pot arribar a desenes de megabits o fins i tot centenars de megahertz. En aquest document, el circuit d'impuls d'arrencada s'utilitza per dissenyar una gran capacitat d'accionament de capacitat de càrrega, adequada per a un circuit d'accionament del convertidor DC-DC de baixa tensió i alta freqüència de commutació. Tensió de gamma baixa i PWM per conduir MOSFET de gamma alta. Senyal PWM de petita amplitud per impulsar els requisits d'alta tensió de porta dels MOSFET.
Hora de publicació: 12-abril-2024
