Po pierwsze, typ i struktura MOSFET-u, MOSFET to FET (inny to JFET), może być produkowany w formie ulepszonej lub wyczerpanej, z kanałem P lub kanałem N, w sumie cztery typy, ale rzeczywiste zastosowanie tylko ulepszonego N -kanałowe MOSFETy i ulepszone tranzystory MOSFET z kanałem P, więc zwykle określane jako NMOSFET lub PMOSFET odnosi się do tak zwykle wspominanego NMOSFET, lub PMOSFET odnosi się do tych dwóch rodzajów. W przypadku tych dwóch typów ulepszonych tranzystorów MOSFET częściej stosuje się NMOSFET ze względu na ich niską rezystancję włączenia i łatwość produkcji. Dlatego też NMOSFET są powszechnie stosowane w zasilaczach impulsowych i napędach silników, a poniższe wprowadzenie skupia się również na NMOSFET-ach. Pomiędzy trzema pinami układu istnieje pasożytnicza pojemnośćMOSFET, co nie jest potrzebne, ale raczej ze względu na ograniczenia procesu produkcyjnego. Obecność pasożytniczej pojemności sprawia, że zaprojektowanie lub wybór obwodu sterownika jest nieco trudne. Pomiędzy drenem a źródłem znajduje się dioda pasożytnicza. Nazywa się to diodą korpusu i odgrywa ważną rolę w sterowaniu obciążeniami indukcyjnymi, takimi jak silniki. Nawiasem mówiąc, dioda korpusu występuje tylko w pojedynczych tranzystorach MOSFET i zwykle nie jest obecna w układzie scalonym.
TerazMOSFETnapędza aplikacje niskonapięciowe, gdy używany jest zasilacz 5 V, tym razem jeśli używasz tradycyjnej konstrukcji bieguna totemu, ze względu na spadek napięcia na tranzystorze o około 0,7 V, w wyniku czego rzeczywiste napięcie końcowe dodane do bramki wynosi tylko 4,3 V. W tym momencie wybieramy nominalne napięcie bramki 4,5 V MOSFET-u ze względu na istnienie pewnych zagrożeń. Ten sam problem występuje w przypadku korzystania z zasilania 3 V lub innego źródła zasilania o niskim napięciu. W niektórych obwodach sterujących stosowane jest podwójne napięcie, gdzie sekcja logiczna wykorzystuje typowe napięcie cyfrowe 5 V lub 3,3 V, a sekcja mocy wykorzystuje napięcie 12 V lub nawet wyższe. Obydwa napięcia są połączone wspólną masą. Nakłada to wymóg stosowania obwodu, który umożliwia stronie niskiego napięcia skuteczne sterowanie MOSFET-em po stronie wysokiego napięcia, podczas gdy MOSFET po stronie wysokiego napięcia będzie napotykał te same problemy, o których mowa w punktach 1 i 2.
We wszystkich trzech przypadkach struktura bieguna totemu nie jest w stanie spełnić wymagań wyjściowych, a wiele gotowych układów scalonych sterowników MOSFET nie wydaje się zawierać struktury ograniczającej napięcie bramki. Napięcie wejściowe nie jest wartością stałą, zmienia się w czasie lub innymi czynnikami. Ta zmiana powoduje, że napięcie sterujące dostarczane do MOSFET-u przez obwód PWM jest niestabilne. Aby zabezpieczyć MOSFET przed wysokimi napięciami bramki, wiele tranzystorów MOSFET ma wbudowane regulatory napięcia, które silnie ograniczają amplitudę napięcia bramki. W tym przypadku, gdy napięcie napędu będzie większe niż regulator napięcia, spowoduje to jednocześnie duży pobór mocy statycznej. Jeśli po prostu zastosujesz zasadę rezystorowego dzielnika napięcia w celu zmniejszenia napięcia bramki, wystąpi stosunkowo wysoki napięcie wejściowe, tzwMOSFETdziała dobrze, podczas gdy napięcie wejściowe jest zmniejszane, gdy napięcie bramki jest niewystarczające, aby spowodować niecałkowite przewodzenie, zwiększając w ten sposób zużycie energii.
Stosunkowo powszechny obwód tutaj, tylko dla obwodu sterownika NMOSFET, aby przeprowadzić prostą analizę: Vl i Vh to zasilacze z niższej i wyższej półki, oba napięcia mogą być takie same, ale Vl nie powinno przekraczać Vh. Q1 i Q2 tworzą odwrócony biegun totemu, używany do realizacji izolacji, a jednocześnie do zapewnienia, że dwie lampy sterujące Q3 i Q4 nie będą przewodzone w tym samym czasie. R2 i R3 zapewniają napięcie PWM R2 i R3 zapewniają napięcie odniesienia PWM, zmieniając to odniesienie, można pozwolić, aby obwód pracował w kształcie fali sygnału PWM w stosunkowo stromym i prostym położeniu. Q3 i Q4 służą do zapewnienia prądu napędu, ze względu na czas włączenia, Q3 i Q4 w stosunku do Vh i GND stanowią jedynie minimum spadku napięcia Vce, ten spadek napięcia wynosi zwykle około 0,3 V, znacznie mniej niż 0,7 V Vce R5 i R6 to rezystory sprzężenia zwrotnego stosowane w bramce R5 i R6 to rezystory sprzężenia zwrotnego używane do próbkowania napięcia bramki, które jest następnie przepuszczane przez tranzystor Q5 w celu wygenerowania silnego ujemnego sprzężenia zwrotnego na podstawach Q1 i Q2, ograniczając w ten sposób napięcie bramki do wartości skończonej. Wartość tę można regulować za pomocą R5 i R6. Wreszcie R1 zapewnia ograniczenie prądu bazowego do Q3 i Q4, a R4 zapewnia ograniczenie prądu bramki do tranzystorów MOSFET, co jest ograniczeniem lodu Q3Q4. W razie potrzeby kondensator przyspieszający można podłączyć równolegle nad R4.
Czas publikacji: 21 kwietnia 2024 r
