Circuito controlador MOSFET de paquete grande

En primer lugar, el tipo y la estructura de MOSFET, MOSFET es un FET (otro es JFET), se puede fabricar en tipo mejorado o de agotamiento, canal P o canal N, un total de cuatro tipos, pero la aplicación real solo de N mejorado -MOSFET de canal y MOSFET de canal P mejorado, por lo que generalmente se denominan NMOSFET, o PMOSFET se refiere al NMOSFET generalmente mencionado, o PMOSFET se refiere a estos dos tipos. Para estos dos tipos de MOSFET mejorados, los NMOSFET se utilizan más comúnmente debido a su baja resistencia y facilidad de fabricación. Por lo tanto, los NMOSFET se utilizan generalmente en aplicaciones de accionamiento de motores y fuentes de alimentación conmutadas, y la siguiente introducción también se centra en los NMOSFET. Existe capacitancia parásita entre los tres pines delMOSFET, lo cual no es necesario, sino más bien por las limitaciones del proceso de fabricación. La presencia de capacitancia parásita hace que sea un poco complicado diseñar o seleccionar un circuito controlador. Hay un diodo parásito entre el drenaje y la fuente. Esto se llama diodo del cuerpo y es importante para controlar cargas inductivas como los motores. Por cierto, el diodo del cuerpo sólo está presente en MOSFET individuales y normalmente no está presente dentro de un chip IC.

Ahora elMOSFETConduzca aplicaciones de bajo voltaje, cuando use una fuente de alimentación de 5 V, esta vez si usa la estructura de tótem tradicional, debido a que el transistor tendrá una caída de voltaje de aproximadamente 0,7 V, el resultado final real agregado a la puerta en el voltaje es solo 4,3 V. En este momento, elegimos la tensión nominal de puerta de 4,5 V del MOSFET ante la existencia de ciertos riesgos. El mismo problema ocurre en el uso de 3V u otras ocasiones de suministro de energía de bajo voltaje. El voltaje dual se usa en algunos circuitos de control donde la sección lógica usa un voltaje digital típico de 5 V o 3,3 V y la sección de potencia usa 12 V o incluso más. Los dos voltajes están conectados mediante una tierra común. Esto exige el uso de un circuito que permita que el lado de bajo voltaje controle efectivamente el MOSFET en el lado de alto voltaje, mientras que el MOSFET en el lado de alto voltaje enfrentará los mismos problemas mencionados en 1 y 2.

En los tres casos, la estructura del tótem no puede cumplir con los requisitos de salida, y muchos circuitos integrados de controladores MOSFET disponibles en el mercado no parecen incluir una estructura limitadora de voltaje de compuerta. El voltaje de entrada no es un valor fijo, varía con el tiempo u otros factores. Esta variación hace que el voltaje de accionamiento proporcionado al MOSFET por el circuito PWM sea inestable. Para que el MOSFET esté a salvo de altos voltajes de puerta, muchos MOSFET tienen reguladores de voltaje incorporados para limitar enérgicamente la amplitud del voltaje de puerta. En este caso, cuando el voltaje del variador proporciona más que el regulador de voltaje, causará un gran consumo de energía estática al mismo tiempo; si simplemente usa el principio del divisor de voltaje de resistencia para reducir el voltaje de la puerta, habrá un voltaje relativamente alto. voltaje de entrada, elMOSFETfunciona bien, mientras que el voltaje de entrada se reduce cuando el voltaje de la puerta es insuficiente para causar una conducción menos que completa, aumentando así el consumo de energía.

Circuito relativamente común aquí solo para el circuito controlador NMOSFET para hacer un análisis simple: Vl y Vh son las fuentes de alimentación de gama baja y alta, los dos voltajes pueden ser iguales, pero Vl no debe exceder Vh. Q1 y Q2 forman un tótem invertido, que se utiliza para realizar el aislamiento y, al mismo tiempo, para garantizar que los dos tubos conductores Q3 y Q4 no conduzcan al mismo tiempo. R2 y R3 proporcionan un voltaje PWM. R2 y R3 proporcionan la referencia de voltaje PWM. Al cambiar esta referencia, puede dejar que el circuito funcione en la forma de onda de la señal PWM en una posición relativamente pronunciada y recta. Q3 y Q4 se utilizan para proporcionar la corriente del variador, debido al tiempo de encendido, Q3 y Q4 en relación con Vh y GND son solo un mínimo de una caída de voltaje Vce, esta caída de voltaje generalmente es de solo 0,3 V aproximadamente, mucho menor. de 0,7 V Vce R5 y R6 son las resistencias de retroalimentación, utilizadas para la puerta R5 y R6 son resistencias de retroalimentación utilizadas para muestrear el voltaje de la puerta, que luego pasa a través de Q5 para generar una fuerte retroalimentación negativa en las bases de Q1 y Q2, limitando así el voltaje de la puerta a un valor finito. Este valor puede ajustarse mediante R5 y R6. Finalmente, R1 proporciona la limitación de la corriente de base a Q3 y Q4, y R4 proporciona la limitación de la corriente de puerta a los MOSFET, que es la limitación del Ice de Q3Q4. Si es necesario, se puede conectar un condensador de aceleración en paralelo por encima de R4.