Mạch điều khiển MOSFET gói lớn

Trước hết, loại và cấu trúc MOSFET, MOSFET là FET (loại khác là JFET), có thể được sản xuất thành loại tăng cường hoặc cạn kiệt, kênh P hoặc kênh N có tổng cộng bốn loại, nhưng ứng dụng thực tế chỉ có N tăng cường. MOSFET kênh và MOSFET kênh P nâng cao, thường được gọi là NMOSFET, hoặc PMOSFET dùng để chỉ NMOSFET thường được đề cập, hoặc PMOSFET dùng để chỉ hai loại này. Đối với hai loại MOSFET cải tiến này, NMOSFET được sử dụng phổ biến hơn vì chúng có điện trở thấp và dễ sản xuất. Do đó, NMOSFET thường được sử dụng trong các ứng dụng chuyển mạch nguồn điện và điều khiển động cơ, và phần giới thiệu sau đây cũng tập trung vào NMOSFET. điện dung ký sinh tồn tại giữa ba chân củaMOSFET, điều này là không cần thiết mà là do những hạn chế của quá trình sản xuất. Sự hiện diện của điện dung ký sinh khiến việc thiết kế hoặc lựa chọn mạch điều khiển trở nên khó khăn một chút. Có một diode ký sinh giữa cống và nguồn. Đây được gọi là diode cơ thể và rất quan trọng trong việc điều khiển các tải cảm ứng như động cơ. Nhân tiện, diode cơ thể chỉ hiện diện trong các MOSFET riêng lẻ và thường không hiện diện bên trong chip IC.

Bây giờMOSFETđiều khiển các ứng dụng điện áp thấp, khi sử dụng nguồn điện 5V, lần này nếu bạn sử dụng cấu trúc cột vật tổ truyền thống, do bóng bán dẫn bị sụt áp khoảng 0,7V, dẫn đến điện áp cuối cùng thực tế được thêm vào cổng trên điện áp chỉ là 4.3 V. Tại thời điểm này, chúng tôi chọn điện áp cổng danh định là 4,5V của MOSFET khi có những rủi ro nhất định. Vấn đề tương tự cũng xảy ra khi sử dụng nguồn điện 3V hoặc các nguồn điện áp thấp khác. Điện áp kép được sử dụng trong một số mạch điều khiển trong đó phần logic sử dụng điện áp kỹ thuật số 5V hoặc 3,3V thông thường và phần nguồn sử dụng 12V hoặc thậm chí cao hơn. Hai điện áp được kết nối bằng cách sử dụng một điểm chung. Điều này đặt ra yêu cầu sử dụng mạch cho phép phía điện áp thấp điều khiển hiệu quả MOSFET ở phía điện áp cao, trong khi MOSFET ở phía điện áp cao sẽ gặp phải các vấn đề tương tự được đề cập ở phần 1 và 2.

Trong cả ba trường hợp, cấu trúc cực vật tổ không thể đáp ứng các yêu cầu đầu ra và nhiều IC điều khiển MOSFET có sẵn dường như không bao gồm cấu trúc giới hạn điện áp cổng. Điện áp đầu vào không phải là một giá trị cố định, nó thay đổi theo thời gian hoặc các yếu tố khác. Sự thay đổi này làm cho điện áp điều khiển được cung cấp cho MOSFET bởi mạch điện xung quanh không ổn định. Để làm cho MOSFET an toàn trước điện áp cổng cao, nhiều MOSFET có bộ điều chỉnh điện áp tích hợp để hạn chế mạnh biên độ của điện áp cổng. Trong trường hợp này, khi điện áp ổ đĩa cung cấp nhiều hơn bộ điều chỉnh điện áp sẽ gây ra lượng điện năng tiêu thụ tĩnh lớn đồng thời, nếu đơn giản sử dụng nguyên lý điện trở chia điện áp để giảm điện áp cổng thì sẽ có mức điện áp tương đối cao. điện áp đầu vào,MOSFEThoạt động tốt, trong khi điện áp đầu vào giảm khi điện áp cổng không đủ để gây ra sự dẫn điện kém hoàn toàn, do đó làm tăng mức tiêu thụ điện năng.

Mạch tương đối phổ biến ở đây chỉ dành cho mạch điều khiển NMOSFET thực hiện một phân tích đơn giản: Vl và Vh là nguồn cấp điện cấp thấp và cấp cao, hai điện áp có thể giống nhau, nhưng Vl không được vượt quá Vh. Q1 và Q2 tạo thành một cực vật tổ đảo ngược, được sử dụng để thực hiện sự cách ly, đồng thời để đảm bảo rằng hai ống dẫn động Q3 và Q4 sẽ không dẫn điện cùng một lúc. R2 và R3 cung cấp điện ápPWM R2 và R3 cung cấp tham chiếu điện ápPWM, bằng cách thay đổi tham chiếu này, bạn có thể để mạch hoạt động ở dạng sóng tín hiệuPWM ở vị trí tương đối dốc và thẳng. Q3 và Q4 được sử dụng để cung cấp dòng điện, do đúng giờ, Q3 và Q4 so với Vh và GND chỉ là mức sụt áp Vce tối thiểu, mức giảm điện áp này thường chỉ khoảng 0,3V, thấp hơn nhiều hơn 0,7V Vce R5 và R6 là các điện trở phản hồi, được sử dụng cho cổng R5 và R6 là các điện trở phản hồi được sử dụng để lấy mẫu điện áp cổng, sau đó được truyền qua Q5 để tạo ra phản hồi âm mạnh trên các cơ sở của Q1 và Q2, do đó giới hạn điện áp cổng ở một giá trị hữu hạn. Giá trị này có thể được điều chỉnh bởi R5 và R6. Cuối cùng, R1 cung cấp giới hạn dòng cơ sở cho Q3 và Q4, còn R4 cung cấp giới hạn dòng cổng cho MOSFET, đây là giới hạn của Ice của Q3Q4. Một tụ điện tăng tốc có thể được kết nối song song trên R4 nếu cần thiết.