Bạn có biết mạch điều khiển MOSFET không?

Mạch điều khiển MOSFET là một phần quan trọng trong thiết kế mạch và điện tử công suất, chịu trách nhiệm cung cấp đủ khả năng điều khiển để đảm bảo MOSFET có thể hoạt động bình thường và đáng tin cậy. Sau đây là phân tích chi tiết về mạch điều khiển MOSFET:

I. Vai trò của mạch truyền động

Cung cấp đủ dung lượng ổ đĩa:Do tín hiệu ổ đĩa thường được cung cấp từ bộ điều khiển (ví dụ: DSP, vi điều khiển), nên điện áp và dòng điện của ổ đĩa có thể không đủ để bật trực tiếp MOSFET, do đó cần có mạch điều khiển để phù hợp với khả năng của ổ đĩa.

Đảm bảo điều kiện chuyển mạch tốt:Mạch điều khiển cần đảm bảo rằng MOSFET không quá nhanh cũng không quá chậm trong quá trình chuyển đổi để tránh các sự cố EMI và tổn thất chuyển mạch quá mức.

Đảm bảo độ tin cậy của thiết bị:Do sự hiện diện của các thông số ký sinh của thiết bị chuyển mạch, các xung điện áp-dòng điện có thể được tạo ra trong quá trình dẫn hoặc tắt và mạch điều khiển cần triệt tiêu các xung này để bảo vệ mạch và thiết bị.

II. Các loại mạch điều khiển

 

Lái xe không bị cô lập

Ổ đĩa trực tiếp:Cách đơn giản nhất để điều khiển MOSFET là kết nối tín hiệu điều khiển trực tiếp với cổng của MOSFET. Phương pháp này phù hợp trong trường hợp khả năng lái xe đủ và yêu cầu cách ly không cao.

Mạch khởi động:Sử dụng nguyên tắc điện áp tụ điện không thể thay đổi đột ngột, điện áp sẽ tự động tăng lên khi MOSFET thay đổi trạng thái chuyển mạch, do đó điều khiển MOSFET điện áp cao. Cách tiếp cận này thường được sử dụng trong trường hợp MOSFET không thể chia sẻ điểm chung với MOSFET. IC điều khiển, chẳng hạn như mạch BUCK.

Trình điều khiển bị cô lập

Cách ly bộ ghép quang:Việc cách ly tín hiệu điều khiển khỏi mạch chính đạt được thông qua bộ ghép quang. Bộ ghép quang có ưu điểm là cách ly điện và khả năng chống nhiễu mạnh, nhưng đáp ứng tần số có thể bị hạn chế, tuổi thọ và độ tin cậy có thể bị giảm trong các điều kiện khắc nghiệt.

Cách ly máy biến áp:Việc sử dụng máy biến áp để đạt được sự cách ly tín hiệu truyền động khỏi mạch chính. Cách ly máy biến áp có ưu điểm là đáp ứng tần số cao, điện áp cách ly cao, v.v., nhưng thiết kế tương đối phức tạp và dễ bị ảnh hưởng bởi các tham số ký sinh.

Thứ ba, thiết kế các điểm mạch lái xe

Điện áp ổ đĩa:Cần đảm bảo rằng điện áp ổ đĩa cao hơn điện áp ngưỡng của MOSFET để đảm bảo MOSFET có thể hoạt động đáng tin cậy. Đồng thời, điện áp ổ đĩa không được quá cao để tránh làm hỏng MOSFET.

Ổ đĩa hiện tại:Mặc dù MOSFET là thiết bị điều khiển bằng điện áp và không yêu cầu nhiều dòng điện chạy liên tục, nhưng dòng điện cực đại cần được đảm bảo để đảm bảo tốc độ chuyển mạch nhất định. Do đó, mạch điều khiển phải có khả năng cung cấp đủ dòng điện đỉnh.

Điện trở ổ đĩa:Điện trở truyền động được sử dụng để kiểm soát tốc độ chuyển mạch và ngăn chặn dòng điện tăng vọt. Việc lựa chọn giá trị điện trở phải dựa trên mạch cụ thể và đặc tính của MOSFET. Nói chung, giá trị điện trở không được quá lớn hoặc quá nhỏ để tránh ảnh hưởng đến hiệu ứng truyền động và hiệu suất mạch.

Bố cục PCB:Trong quá trình bố trí PCB, độ dài căn chỉnh giữa mạch điều khiển và cổng MOSFET phải được rút ngắn càng nhiều càng tốt và phải tăng chiều rộng của căn chỉnh để giảm tác động của điện cảm và điện trở ký sinh đến hiệu ứng điều khiển. Đồng thời, các thành phần quan trọng như điện trở ổ đĩa nên được đặt gần cổng MOSFET hơn.

IV. Ví dụ về ứng dụng

Mạch điều khiển MOSFET được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại thiết bị và mạch điện tử công suất, chẳng hạn như bộ nguồn chuyển mạch, bộ biến tần và bộ truyền động động cơ. Trong các ứng dụng này, việc thiết kế và tối ưu hóa các mạch điều khiển là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.

Tóm lại, mạch điều khiển MOSFET là một phần không thể thiếu trong thiết kế mạch và điện tử công suất. Bằng cách thiết kế mạch điều khiển hợp lý, nó có thể đảm bảo MOSFET hoạt động bình thường và đáng tin cậy, từ đó cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của toàn bộ mạch.