Como funcionam os MOSFETs de pacote aprimorado

Ao projetar uma fonte de alimentação chaveada ou circuito de acionamento de motor usando MOSFETs encapsulados, a maioria das pessoas considera a resistência do MOS, a tensão máxima, etc., a corrente máxima, etc., e há muitos que consideram apenas esses fatores. Esses circuitos podem funcionar, mas não são excelentes e não são permitidos como projetos formais de produtos.

A seguir está um pequeno resumo dos fundamentos do MOSFET eMOSFETcircuitos de driver, aos quais me refiro a várias fontes, nem todas originais. Incluindo a introdução de MOSFETs, características, circuitos de acionamento e aplicação. Embalagem de tipos MOSFET e junção MOSFET é um FET (outro JFET), pode ser fabricado em tipo aprimorado ou de esgotamento, canal P ou canal N um total de quatro tipos, mas a aplicação real apenas de MOSFET de canal N aprimorado e P aprimorado -channel MOSFET, geralmente chamado de NMOS, ou PMOS, refere-se a esses dois tipos.

Quanto ao motivo de não usar MOSFETs do tipo de depleção, não é recomendado ir ao fundo do assunto. Para esses dois tipos de MOSFETs de aprimoramento, o NMOS é mais comumente usado devido à sua baixa resistência e facilidade de fabricação. Portanto, alternar aplicações de fonte de alimentação e acionamento de motor geralmente usa NMOS. a seguinte introdução, mas também maisNMOS-baseado.

Os MOSFETs possuem capacitância parasita entre os três pinos, o que não é necessário, mas devido a limitações do processo de fabricação. A existência de capacitância parasita no projeto ou seleção do circuito de acionamento pode ser um problema, mas não há como evitar, e então é descrita em detalhes. Como você pode ver no esquema do MOSFET, existe um diodo parasita entre o dreno e a fonte.

Isso é chamado de diodo corporal e é importante no acionamento de cargas indutivas, como motores. A propósito, o diodo corporal só está presente emMOSFETse geralmente não está presente dentro do chip do circuito integrado. Características do MOSFET ON Ligado significa atuar como uma chave, o que equivale a um fechamento de chave.

Características NMOS, Vgs maiores que um determinado valor conduzirão, adequado para uso no caso em que a fonte está aterrada (drive low-end), desde que a tensão da porta seja 4V ou 10V. Características PMOS, Vgs inferior a um determinado valor conduzirá, adequado para uso no caso em que a fonte esteja conectada ao VCC (drive de última geração). No entanto, embora o PMOS possa ser facilmente usado como um driver de ponta, o NMOS é geralmente usado em drivers de ponta devido à grande resistência, ao alto preço e aos poucos tipos de substituição.

Embalagem de perda de tubo de comutação MOSFET, seja NMOS ou PMOS, após a condução existe resistência ligada, de modo que a corrente consumirá energia nesta resistência, esta parte da energia consumida é chamada de perda de condução. Selecionar um MOSFET com uma pequena resistência reduzirá a perda de condução. Hoje em dia, a resistência de MOSFET de pequena potência é geralmente em torno de dezenas de miliohms, e alguns miliohms também estão disponíveis. O MOS não deve ser concluído em um instante quando ele conduz e desliga. processo de diminuição, e a corrente que flui através dele tem um processo de aumento. Durante esse tempo, a perda do MOSFET é o produto da tensão e da corrente, que é chamada de perda de comutação. Normalmente, a perda de comutação é muito maior que a perda de condução e, quanto mais rápida for a frequência de comutação, maior será a perda. O produto da tensão e da corrente no instante da condução é muito grande, resultando em grandes perdas.

A redução do tempo de comutação reduz a perda em cada condução; reduzir a frequência de comutação reduz o número de comutadores por unidade de tempo. Ambas as abordagens podem reduzir as perdas de comutação. O produto da tensão e da corrente no instante da condução é grande e a perda resultante também é grande. Reduzir o tempo de comutação pode reduzir a perda em cada condução; reduzir a frequência de comutação pode reduzir o número de interruptores por unidade de tempo. Ambas as abordagens podem reduzir as perdas de comutação. Condução Comparado aos transistores bipolares, geralmente acredita-se que nenhuma corrente é necessária para ligar um MOSFET encapsulado, desde que a tensão GS esteja acima de um determinado valor. Isso é fácil de fazer, mas também precisamos de velocidade. A estrutura do MOSFET encapsulado pode ser vista na presença de capacitância parasita entre GS, GD, e o acionamento do MOSFET é, na verdade, a carga e descarga da capacitância. Carregar o capacitor requer corrente, porque carregar o capacitor instantaneamente pode ser visto como um curto-circuito, então a corrente instantânea será maior. A primeira coisa a observar ao selecionar/projetar um driver MOSFET é o tamanho da corrente de curto-circuito instantânea que pode ser fornecida.

A segunda coisa a observar é que, geralmente usado em drives NMOS de última geração, a tensão da porta no tempo precisa ser maior que a tensão da fonte. A tensão da fonte de condução MOSFET do drive de última geração e a tensão de dreno (VCC) são iguais, então a tensão da porta que o VCC é 4 V ou 10 V. Se estiver no mesmo sistema, para obter uma tensão maior que o VCC, temos que nos especializar em circuitos de reforço. Muitos drivers de motor possuem bombas de carga integradas, é importante observar que você deve escolher a capacitância externa apropriada, a fim de obter corrente de curto-circuito suficiente para acionar o MOSFET. 4V ou 10V são comumente usados ​​na tensão de estado ligado do MOSFET, é claro, o projeto precisa ter uma certa margem. Quanto maior a tensão, mais rápida será a velocidade no estado ligado e menor será a resistência no estado ligado. Hoje em dia existem MOSFETs com tensão de estado ligado menor usados ​​​​em diferentes campos, mas em sistemas eletrônicos automotivos de 12V, geralmente 4V no estado ligado é suficiente.Circuito de acionamento do MOSFET e sua perda.