¿Conoce el circuito controlador MOSFET?

El circuito controlador MOSFET es una parte crucial del diseño de circuitos y electrónica de potencia, que es responsable de proporcionar suficiente capacidad de accionamiento para garantizar que el MOSFET pueda funcionar de manera adecuada y confiable. El siguiente es un análisis detallado de los circuitos controladores MOSFET:

I. Papel del circuito de accionamiento

Proporcione suficiente capacidad de unidad:Dado que la señal de control a menudo proviene de un controlador (por ejemplo, DSP, microcontrolador), el voltaje y la corriente del controlador pueden no ser suficientes para encender directamente el MOSFET, por lo que se requiere un circuito de control que coincida con la capacidad del controlador.

Garantizar buenas condiciones de conmutación:El circuito controlador debe garantizar que los MOSFET no sean ni demasiado rápidos ni demasiado lentos durante la conmutación para evitar problemas de EMI y pérdidas de conmutación excesivas.

Garantizar la fiabilidad del dispositivo:Debido a la presencia de parámetros parásitos del dispositivo de conmutación, se pueden generar picos de voltaje-corriente durante la conducción o el apagado, y el circuito controlador necesita suprimir estos picos para proteger el circuito y el dispositivo.

II. Tipos de circuitos de accionamiento

Conductor no aislado

Transmisión directa:La forma más sencilla de controlar el MOSFET es conectar la señal de control directamente a la puerta del MOSFET. Este método es adecuado para ocasiones en las que la capacidad de conducción es suficiente y el requisito de aislamiento no es alto.

Circuito de arranque:Utilizando el principio de que el voltaje del capacitor no se puede cambiar abruptamente, el voltaje se eleva automáticamente cuando el MOSFET cambia su estado de conmutación, impulsando así el MOSFET de alto voltaje. Este enfoque se usa comúnmente en casos donde el MOSFET no puede compartir una tierra común con el controlador IC, como circuitos BUCK.

Conductor aislado

Aislamiento del optoacoplador:El aislamiento de la señal de excitación del circuito principal se logra mediante optoacopladores. El optoacoplador tiene las ventajas de un aislamiento eléctrico y una gran capacidad antiinterferente, pero la respuesta de frecuencia puede ser limitada y la vida útil y la confiabilidad pueden reducirse en condiciones difíciles.

Aislamiento del transformador:El uso de transformadores para lograr el aislamiento de la señal del variador del circuito principal. El aislamiento del transformador tiene las ventajas de una buena respuesta de alta frecuencia, un alto voltaje de aislamiento, etc., pero el diseño es relativamente complejo y susceptible a parámetros parásitos.

En tercer lugar, el diseño de los puntos del circuito de conducción.

Voltaje de accionamiento:Se debe garantizar que el voltaje del variador sea mayor que el voltaje umbral del MOSFET para garantizar que el MOSFET pueda conducir de manera confiable. Al mismo tiempo, el voltaje del variador no debe ser demasiado alto para evitar dañar el MOSFET.

Corriente de accionamiento:Aunque los MOSFET son dispositivos controlados por voltaje y no requieren mucha corriente de accionamiento continua, es necesario garantizar la corriente máxima para garantizar una cierta velocidad de conmutación. Por lo tanto, el circuito controlador debería poder proporcionar suficiente corriente máxima.

Resistencia de accionamiento:La resistencia de accionamiento se utiliza para controlar la velocidad de conmutación y suprimir los picos de corriente. La selección del valor de la resistencia debe basarse en el circuito específico y las características del MOSFET. En general, el valor de la resistencia no debe ser demasiado grande ni demasiado pequeño para evitar afectar el efecto de conducción y el rendimiento del circuito.

Diseño de PCB:Durante el diseño de la PCB, la longitud de la alineación entre el circuito controlador y la puerta MOSFET debe acortarse tanto como sea posible, y el ancho de la alineación debe aumentarse para reducir el impacto de la inductancia parásita y la resistencia en el efecto de conducción. Al mismo tiempo, los componentes clave, como las resistencias de accionamiento, deben colocarse más cerca de la puerta MOSFET.

IV. Ejemplos de aplicaciones

Los circuitos controladores MOSFET se utilizan ampliamente en una variedad de circuitos y dispositivos electrónicos de potencia, como fuentes de alimentación conmutadas, inversores y variadores de motor. En estas aplicaciones, el diseño y la optimización de los circuitos controladores son fundamentales para mejorar el rendimiento y la confiabilidad de los dispositivos.

En resumen, el circuito de conducción MOSFET es una parte indispensable de la electrónica de potencia y el diseño de circuitos. Al diseñar razonablemente el circuito controlador, se puede garantizar que el MOSFET funcione de manera normal y confiable, mejorando así el rendimiento y la confiabilidad de todo el circuito.