גרויס פּעקל MOSFET דרייווער קרייַז

ערשטער פון אַלע, די MOSFET טיפּ און סטרוקטור,MOSFETאיז אַ FET (אנדערע איז JFET), קענען זיין מאַניאַפאַקטשערד אין ענכאַנסט אָדער דיפּלישאַן טיפּ, פּ-קאַנאַל אָדער N-קאַנאַל אַ גאַנץ פון פיר טייפּס, אָבער די פאַקטיש אַפּלאַקיישאַן פון בלויז ענכאַנסט N-קאַנאַל MOSFETs און ענכאַנסט פּ-קאַנאַל MOSFETs, אַזוי יוזשאַוואַלי ריפערד צו ווי די NMOS אָדער PMOS רעפערס צו די צוויי מינים. פֿאַר די צוויי טייפּס פון ענכאַנסט MOSFETs, די מער קאַמאַנלי געניצט איז NMOS, די סיבה איז אַז די קעגנשטעל איז קליין און גרינג צו פּראָדוצירן. דעריבער, NMOS איז בכלל געניצט אין סוויטשינג מאַכט צושטעלן און מאָטאָר פאָר אַפּלאַקיישאַנז.

אין די פאלגענדע הקדמה, רובֿ פון די קאַסעס זענען דאַמאַנייטאַד דורך NMOS. פּעראַסיטיק קאַפּאַסאַטאַנס יגזיסץ צווישן די דריי פּינס פון די MOSFET, אַ שטריך וואָס איז ניט דארף אָבער ערייזאַז רעכט צו מאַנופאַקטורינג פּראָצעס לימיטיישאַנז. די בייַזייַן פון פּעראַסיטיק קאַפּאַסאַטאַנס מאכט עס אַ ביסל טריקי צו פּלאַן אָדער אויסקלייַבן אַ שאָפער קרייַז. עס איז אַ פּעראַסיטיק דייאָוד צווישן די פליסן און די מקור. דאָס איז גערופן די גוף דייאָוד און איז וויכטיק אין דרייווינג ינדוקטיווע לאָודז אַזאַ ווי מאָטאָרס. דורך דעם וועג, די גוף דייאָוד איז בלויז פאָרשטעלן אין יחיד MOSFETs און איז יוזשאַוואַלי נישט פאָרשטעלן אין אַן IC שפּאָן.

 

MOSFETבאַשטימען רער אָנווער, צי עס איז נמאָס אָדער פּמאָס, נאָך די קאַנדאַקשאַן פון די אויף-קעגנשטעל יגזיסץ, אַזוי אַז די קראַנט וועט פאַרנוצן ענערגיע אין דעם קעגנשטעל, דעם טייל פון די קאַנסומד ענערגיע איז גערופן קאַנדאַקשאַן אָנווער. סעלעקציע פון ​​MOSFETs מיט נידעריק אויף-קעגנשטעל וועט רעדוצירן די אויף-קעגנשטעל אָנווער. נאָוואַדייַס, די אויף-קעגנשטעל פון נידעריק-מאַכט מאָספעץ איז בכלל אַרום טענס פון מיליאָומז, און אַ ביסל מיליאַהם זענען אויך בנימצא. מאָספעץ מוזן נישט זיין געענדיקט אין אַ רעגע ווען זיי זענען אויף און אַוועק. עס איז אַ פּראָצעס פון דיקריסינג די וואָולטידזש ביי די צוויי ענדס פון די MOSFET, און עס איז אַ פּראָצעס פון ינקריסינג די קראַנט פלאָוינג דורך אים. בעשאַס דעם פּעריאָד פון צייט, די אָנווער פון MOSFETs איז דער פּראָדוקט פון די וואָולטידזש און די קראַנט, וואָס איז גערופן די סוויטשינג אָנווער. יוזשאַוואַלי די סוויטשינג אָנווער איז פיל גרעסערע ווי די קאַנדאַקשאַן אָנווער, און די פאַסטער די סוויטשינג אָפטקייַט, די גרעסערע די אָנווער. דער פּראָדוקט פון וואָולטידזש און קראַנט אין די רעגע פון ​​קאַנדאַקשאַן איז זייער גרויס, ריזאַלטינג אין גרויס לאָססעס. פאַרקירצן די סוויטשינג צייט ראַדוסאַז די אָנווער אין יעדער קאַנדאַקשאַן; רידוסינג די סוויטשינג אָפטקייַט ראַדוסאַז די נומער פון סוויטשיז פּער אַפּאַראַט צייַט. ביידע פון ​​די אַפּראָוטשיז רעדוצירן די סוויטשינג לאָססעס.

אין פארגלייך צו ביפּאָלאַר טראַנזיסטערז, עס איז בכלל געגלויבט אַז קיין קראַנט איז פארלאנגט צו מאַכן אַMOSFETאָנפירן, ווי לאַנג ווי די GS וואָולטידזש איז העכער אַ זיכער ווערט. דאָס איז גרינג צו טאָן, אָבער, מיר אויך דאַרפֿן גיכקייַט. ווי איר קענען זען אין די סטרוקטור פון די MOSFET, עס איז אַ פּעראַסיטיק קאַפּאַסאַטאַנס צווישן GS, GD, און די דרייווינג פון די MOSFET איז, אין פאַקט, די טשאַרדזשינג און דיסטשאַרדזשינג פון די קאַפּאַסאַטאַנס. טשאַרדזשינג די קאַפּאַסאַטער ריקווייערז אַ קראַנט, ווייַל טשאַרדזשינג די קאַפּאַסאַטער טייקעף קענען זיין געזען ווי אַ קורץ קרייַז, אַזוי די ינסטאַנטאַניאַס קראַנט וועט זיין העכער. דער ערשטער זאַך צו טאָן ווען סאַלעקטינג / דיזיינינג אַ MOSFET שאָפער איז די גרייס פון די ינסטאַנטאַניאַס קורץ-קרייַז קראַנט וואָס קענען זיין צוגעשטעלט.

די צווייטע זאַך צו טאָן איז אַז, בכלל געניצט אין הויך-סוף פאָר NMOS, די אויף-צייט טויער וואָולטידזש דאַרף זיין גרעסער ווי די מקור וואָולטידזש. הויך-סוף פאָר MOSFET אויף די מקור וואָולטידזש און פליסן וואָולטידזש (VCC) די זעלבע, אַזוי דער טויער וואָולטידזש ווי די VCC 4V אָדער 10V. אויב אין דער זעלביקער סיסטעם, צו באַקומען אַ גרעסערע וואָולטידזש ווי די VCC, מיר דאַרפֿן צו ספּעשאַלייז אין די בוסט קרייַז. פילע מאָטאָר דריווערס האָבן ינאַגרייטיד אָפּצאָל פּאַמפּס, עס איז וויכטיק צו טאָן אַז איר זאָל קלייַבן די צונעמען פונדרויסנדיק קאַפּאַסאַטאַנס צו באַקומען גענוג קורץ-קרייַז קראַנט צו פאָר די MOSFET. 4 וו אָדער 10 וו איז די מערסט געוויינט מאָספעט אויף וואָולטידזש, דער פּלאַן פון קורס, איר דאַרפֿן צו האָבן אַ זיכער גרענעץ. די העכער די וואָולטידזש, די פאַסטער די אויף-שטאַט גיכקייַט און די נידעריקער די אויף-שטאַט קעגנשטעל. איצט עס זענען אויך קלענערער אויף-שטאַט וואָולטידזש מאָספעץ געניצט אין פאַרשידענע פעלדער, אָבער אין די 12 וו אָטאַמאָוטיוו עלעקטראָניק סיסטעם, בכלל 4 וו אויף-שטאַט איז גענוג. דאַרפֿן פֿאַר עלעקטראָניש סוויטשינג סערקאַץ, אַזאַ ווי סוויטשינג מאַכט צושטעלן און מאָטאָר פאָר, אָבער אויך לייטינג דימינג. קאַנדאַקטינג מיטל אַקטינג ווי אַ באַשטימען, וואָס איז עקוויוואַלענט צו אַ באַשטימען קלאָוזשער. נמאָס קעראַקטעריסטיקס, וגס גרעסער ווי אַ זיכער ווערט וועט אָנפירן, פּאַסיק פֿאַר נוצן אין דעם פאַל ווען דער מקור איז גראָונדעד (נידעריק-סוף פאָר), ווי לאַנג ווי די טויער וואָולטידזש פון 4V אָדער 10V.PMOS קעראַקטעריסטיקס, Vgs ווייניקער ווי אַ זיכער ווערט וועט אָנפירן, פּאַסיק פֿאַר נוצן אין דעם פאַל ווען די מקור איז קאָננעקטעד צו די ווקק (הויך-סוף פאָר). אָבער, כאָטש PMOS קענען זיין לייכט געוויינט ווי אַ הויך-סוף שאָפער, NMOS איז יוזשאַוואַלי געניצט אין הויך-סוף דריווערס רעכט צו דער גרויס קעגנשטעל, הויך פּרייַז און ווייניק פאַרבייַט טייפּס.

איצט די MOSFET פאָר נידעריק-וואָולטידזש אַפּלאַקיישאַנז, ווען די נוצן פון 5 וו מאַכט צושטעלן, דאָס מאָל אויב איר נוצן די בעקאַבאָלעדיק טאָטעם פלאָקן סטרוקטור, רעכט צו דער טראַנזיסטאָר זיין וועגן 0.7 וו וואָולטידזש קאַפּ, ריזאַלטינג אין די פאַקטיש לעצט צוגעגעבן צו די טויער אויף די וואָולטידזש איז בלויז 4.3 V. אין דעם צייַט, מיר קלייַבן די נאָמינאַל טויער וואָולטידזש פון 4.5 וו פון די MOSFET אויף די עקזיסטענץ פון זיכער ריסקס. דער זעלביקער פּראָבלעם אַקערז אין די נוצן פון 3 וו אָדער אנדערע נידעריק-וואָולטידזש מאַכט צושטעלן מאל. צווייענדיק וואָולטידזש איז געניצט אין עטלעכע קאָנטראָל סערקאַץ ווו די לאָגיק אָפּטיילונג ניצט אַ טיפּיש 5 וו אָדער 3.3 וו דיגיטאַל וואָולטידזש און די מאַכט אָפּטיילונג ניצט 12 וו אָדער אפילו העכער. די צוויי וואָולטאַדזשאַז זענען פארבונדן מיט אַ פּראָסט ערד. דאָס שטעלט אַ פאָדערונג צו נוצן אַ קרייַז וואָס אַלאַוז די נידעריק וואָולטידזש זייַט צו יפעקטיוולי קאָנטראָלירן די MOSFET אויף די הויך וואָולטידזש זייַט, בשעת די MOSFET אויף די הויך וואָולטידזש זייַט וועט האָבן די זעלבע פראבלעמען דערמאנט אין 1 און 2. אין אַלע דריי קאַסעס, די טאָטעם פלאָקן סטרוקטור קענען נישט טרעפן די פּראָדוקציע רעקווירעמענץ, און פילע אַוועק-דעם-פּאָליצע MOSFET שאָפער ICs טאָן ניט ויסקומען צו אַרייַננעמען אַ טויער וואָולטידזש לימאַטינג סטרוקטור. די אַרייַנשרייַב וואָולטידזש איז נישט אַ פאַרפעסטיקט ווערט, עס וועריז מיט צייט אָדער אנדערע סיבות. די ווערייישאַן ז די פאָר וואָולטידזש צוגעשטעלט צו די MOSFET דורך די PWM קרייַז צו זיין אַנסטייבאַל. אין סדר צו מאַכן די MOSFET זיכער פון הויך טויער וואָולטידזש, פילע MOSFETs האָבן געבויט-אין וואָולטידזש רעגיאַלייטערז צו פאָרפאַלי באַגרענעצן די אַמפּליטוד פון די טויער וואָולטידזש.

 

אין דעם פאַל, ווען די פאָר וואָולטידזש צוגעשטעלט יקסידז די וואָולטידזש פון די רעגולאַטאָר, עס וועט פאַרשאַפן אַ גרויס סטאַטיק מאַכט קאַנסאַמשאַן אין דער זעלביקער צייט, אויב איר נאָר נוצן דעם פּרינציפּ פון רעסיסטאָר וואָולטידזש דיווידער צו רעדוצירן די טויער וואָולטידזש, עס וועט זיין אַ לעפיערעך הויך אַרייַנשרייַב וואָולטידזש, די MOSFET אַרבעט גוט, בשעת די אַרייַנשרייַב וואָולטידזש איז רידוסט ווען די טויער וואָולטידזש איז ניט גענוגיק צו פאַרשאַפן ניט גענוגיק גאַנץ קאַנדאַקשאַן, אַזוי ינקריסינג מאַכט קאַנסאַמשאַן.

לעפיערעך פּראָסט קרייַז דאָ בלויז פֿאַר די NMOS שאָפער קרייַז צו טאָן אַ פּשוט אַנאַליסיס: Vl און Vh זענען די נידעריק-סוף און הויך-סוף מאַכט צושטעלן, ריספּעקטיוולי, די צוויי וואָולטאַדזשאַז קענען זיין די זעלבע, אָבער Vl זאָל נישט יקסיד Vh. ק 1 און ק 2 פאָרעם אַ ינווערטיד טאָטעם פלאָקן, געניצט צו דערגרייכן די אפגעזונדערטקייט, און אין דער זעלביקער צייט צו ענשור אַז די צוויי שאָפער טובז ק 3 און ק 4 וועט נישט זיין אויף אין דער זעלביקער צייט. R2 און R3 צושטעלן די PWM וואָולטידזש רעפֿערענץ, און דורך טשאַנגינג דעם רעפֿערענץ, איר קענען מאַכן די קרייַז אַרבעט געזונט, און די טויער וואָולטידזש איז נישט גענוג צו פאַרשאַפן אַ גרונטיק קאַנדאַקשאַן, אַזוי ינקריסינג די מאַכט קאַנסאַמשאַן. R2 און R3 צושטעלן די PWM וואָולטידזש רעפֿערענץ, דורך טשאַנגינג דעם רעפֿערענץ, איר קענען לאָזן די קרייַז אַרבעט אין די PWM סיגנאַל וואַוועפאָרם איז לעפיערעך אַראָפאַנג און גלייַך שטעלע. Q3 און Q4 זענען געניצט צו צושטעלן די פאָר קראַנט, רעכט צו דער צייט, Q3 און Q4 קאָרעוו צו די Vh און GND זענען בלויז אַ מינימום פון אַ Vce וואָולטידזש קאַפּ, די וואָולטידזש קאַפּ איז יוזשאַוואַלי בלויז 0.3V אָדער אַזוי, פיל נידעריקער ווי 0.7V Vce R5 און R6 זענען באַמערקונגען רעסיסטאָרס פֿאַר די טויער וואָולטידזש מוסטערונג, נאָך מוסטערונג די וואָולטידזש, די וואָולטידזש פון די טויער איז געניצט ווי אַ באַמערקונגען רעסיסטאָר צו די טויער וואָולטידזש, און די וואָולטידזש פון די מוסטער איז געניצט צו די טויער וואָולטידזש. R5 און R6 זענען באַמערקונגען רעסיסטאָרס געניצט צו מוסטער די טויער וואָולטידזש, וואָס איז דורכגעגאנגען דורך Q5 צו שאַפֿן אַ שטאַרק נעגאַטיוו באַמערקונגען אויף די באַסעס פון Q1 און Q2, אַזוי לימיטעד די טויער וואָולטידזש צו אַ ענדלעך ווערט. דעם ווערט קענען זיין אַדזשאַסטיד דורך R5 און R6. צום סוף, R1 גיט די באַגרענעצונג פון די באַזע קראַנט צו Q3 און Q4, און R4 גיט די באַגרענעצונג פון די טויער קראַנט צו די MOSFETs, וואָס איז די באַגרענעצונג פון די אייז פון Q3Q4. אַ אַקסעלעריישאַן קאַפּאַסאַטער קענען זיין קאָננעקטעד אין פּאַראַלעל אויבן R4 אויב נייטיק.                                         

ווען דיזיינינג פּאָרטאַטיוו דיווייסאַז און וויירליס פּראָדוקטן, ימפּרוווינג פּראָדוקט פאָרשטעלונג און יקסטענדינג באַטאַרייע אַפּערייטינג צייט זענען צוויי ישוז וואָס דיזיינערז דאַרפֿן צו פּנים. דק-דק קאַנווערטערז האָבן די אַדוואַנטידזשיז פון הויך עפעקטיווקייַט, הויך רעזולטאַט קראַנט און נידעריק שטיל קראַנט, וואָס זענען זייער פּאַסיק פֿאַר פּאַוערינג פּאָרטאַטיוו. מכשירים.

דק-דק קאַנווערטערז האָבן די אַדוואַנטידזשיז פון הויך עפעקטיווקייַט, הויך רעזולטאַט קראַנט און נידעריק שטיל קראַנט, וואָס זענען זייער פּאַסיק פֿאַר פּאַוערינג פּאָרטאַטיוו דעוויסעס. דערווייַל, די הויפּט טרענדס אין דער אַנטוויקלונג פון דק-דק קאַנווערטער פּלאַן טעכנאָלאָגיע אַרייַננעמען: הויך-אָפטקייַט טעכנאָלאָגיע: מיט די פאַרגרעסערן אין סוויטשינג אָפטקייַט, די גרייס פון די סוויטשינג קאַנווערטער איז אויך רידוסט, די מאַכט געדיכטקייַט איז באטייטיק געוואקסן און די דינאַמיש. ענטפער איז ימפּרוווד. קליין

די סוויטשינג אָפטקייַט פון די מאַכט דק-דק קאַנווערטער וועט העכערונג צו די מעגהערץ מדרגה. נידעריק רעזולטאַט וואָולטידזש טעכנאָלאָגיע: מיט די קעסיידערדיק אַנטוויקלונג פון סעמיקאַנדאַקטער מאַנופאַקטורינג טעכנאָלאָגיע, מייקראָופּראַסעסערז און פּאָרטאַטיוו עלעקטראָניש עקוויפּמענט אָפּערייטינג וואָולטידזש איז געטינג נידעריקער און נידעריקער, וואָס ריקווייערז צוקונפֿט דק-דק קאַנווערטער קענען צושטעלן נידעריק רעזולטאַט וואָולטידזש צו אַדאַפּט צו די מייקראָופּראַסעסער און פּאָרטאַטיוו עלעקטראָניש ויסריכט, וואָס ריקווייערז צוקונפֿט דק-דק קאַנווערטער קענען צושטעלן נידעריק רעזולטאַט וואָולטידזש צו אַדאַפּט צו די מייקראָופּראַסעסער.

גענוג צו צושטעלן נידעריק רעזולטאַט וואָולטידזש צו אַדאַפּט צו מייקראָופּראַסעסערז און פּאָרטאַטיוו עלעקטראָניש ויסריכט. די טעקנאַלאַדזשיקאַל דיוועלאַפּמאַנץ שטעלן העכער רעקווירעמענץ פֿאַר די פּלאַן פון מאַכט צושטעלן שפּאָן סערקאַץ. ערשטער פון אַלע, מיט די ינקריסינג סוויטשינג אָפטקייַט, די פאָרשטעלונג פון די סוויטשינג קאַמפּאָונאַנץ איז פאָרויס

הויך רעקווירעמענץ פֿאַר די פאָרשטעלונג פון די סוויטשינג עלעמענט, און מוזן האָבן די קאָראַספּאַנדינג סוויטשינג עלעמענט פאָר קרייַז צו ענשור אַז די סוויטשינג עלעמענט אין די סוויטשינג אָפטקייַט אַרויף צו די מעגהערץ מדרגה פון נאָרמאַל אָפּעראַציע. צווייטנס, פֿאַר באַטאַרייע-Powered פּאָרטאַטיוו עלעקטראָניש דעוויסעס, די אַפּערייטינג וואָולטידזש פון די קרייַז איז נידעריק (אין די פאַל פון ליטהיום באַטעריז, פֿאַר בייַשפּיל).

ליטהיום באַטעריז, למשל, די אַפּערייטינג וואָולטידזש פון 2.5 ~ 3.6 וו), אַזוי די מאַכט צושטעלן שפּאָן פֿאַר דער נידעריקער וואָולטידזש.

MOSFET האט אַ זייער נידעריק אויף-קעגנשטעל, נידעריק ענערגיע קאַנסאַמשאַן, אין די קראַנט פאָלקס הויך-עפעקטיוו דק-דק שפּאָן מער MOSFET ווי אַ מאַכט באַשטימען. אָבער, רעכט צו דער גרויס פּעראַסיטיק קאַפּאַסאַטאַנס פון MOSFETs. דאָס שטעלט העכער רעקווירעמענץ אויף די פּלאַן פון סוויטשינג רער שאָפער סערקאַץ פֿאַר דיזיינינג הויך אַפּערייטינג אָפטקייַט דק-דק קאַנווערטערז. עס זענען פאַרשידן CMOS, BiCMOS לאָגיק סערקאַץ ניצן באָאָסטראַפּ בוסט סטרוקטור און דרייווער סערקאַץ ווי גרויס קאַפּאַסיטיווע לאָודז אין נידעריק וואָולטידזש ULSI פּלאַן. די סערקאַץ זענען ביכולת צו אַרבעטן רעכט אונטער די באדינגונגען פון ווייניקער ווי 1 וו וואָולטידזש צושטעלן, און קענען אַרבעטן אונטער די לאָדן קאַפּאַסאַטאַנס טנאָים 1 ~ 2pF אָפטקייַט קענען דערגרייכן טענס פון מעגאַביץ אָדער אפילו הונדערטער פון מעגהערץ. אין דעם פּאַפּיר, די באָאָסטראַפּ בוסט קרייַז איז געניצט צו פּלאַן אַ גרויס מאַסע קאַפּאַסאַטאַנס פאָר פיייקייט, פּאַסיק פֿאַר נידעריק-וואָולטידזש, הויך סוויטשינג אָפטקייַט בוסט דק-דק קאַנווערטער פאָר קרייַז. נידעריק-סוף וואָולטידזש און PWM צו פאָר הויך-סוף MOSFETs. קליין אַמפּליטוד פּוום סיגנאַל צו פאָר הויך טויער וואָולטידזש רעקווירעמענץ פון MOSFETs.