Lehenik eta behin, MOSFET mota eta egitura,MOSFETFET bat da (beste bat JFET da), hobetu edo agortze mota batean fabrikatu daiteke, P kanala edo N kanala guztira lau motatan, baina N kanaleko MOSFET hobetuen eta P kanaleko MOSFET hobetuen aplikazio erreala, beraz, normalean NMOS edo PMOS izenez aipatzen da bi mota hauei. Bi MOSFET hobetu mota hauetarako, gehien erabiltzen dena NMOS da, arrazoia on-erresistentzia txikia dela eta fabrikatzeko erraza da. Hori dela eta, NMOS, oro har, elikadura-hornidura kommutaziorako eta motorra eratorritako aplikazioetan erabiltzen da.
Hurrengo sarreran, kasu gehienetan NMOS da nagusi. MOSFETaren hiru pinen artean kapazitate parasitoa dago, beharrezkoa ez den ezaugarria, baina fabrikazio-prozesuaren mugak direla eta sortzen da. Kapazitate parasitoaren presentziak gidari-zirkuitu bat diseinatzea edo hautatzea zaila egiten du. Hustubidearen eta iturriaren artean diodo parasito bat dago. Horri gorputz-diodo deritzo eta garrantzitsua da karga induktiboak gidatzeko, hala nola motorrak. Bide batez, gorputz-diodoa MOSFET indibidualetan bakarrik dago eta normalean ez dago IC txip baten barruan.
MOSFETtutu-galera aldatzea, NMOS edo PMOS izan, on-erresistentziaren eroapena existitu ondoren, beraz, korronteak erresistentzia horretan energia kontsumituko du, kontsumitutako energiaren zati honi eroapen-galera deritzo. On-erresistentzia txikia duten MOSFETak hautatzeak on-erresistentzia galera murriztuko du. Gaur egun, potentzia baxuko MOSFETen erresistentzia hamarnaka miliohm ingurukoa da, oro har, eta miliohm gutxi batzuk ere eskuragarri daude. MOSFETak ez dira piztu eta itzaltzen diren une batean osatu behar. Tentsioa murrizteko prozesu bat dago. MOSFETaren bi muturrak, eta hortik igarotzen den korrontea handitzeko prozesu bat dago.Denbora tarte horretan, MOSFETen galera tentsioaren eta korrontearen arteko biderkadura da, eta konmutazio-galera deritzo. Normalean konmutazio-galera eroapen-galera baino askoz handiagoa da, eta zenbat eta azkarrago kommutazio-maiztasuna, orduan eta handiagoa da galera. Tentsioaren eta korrontearen produktua eroapen unean oso handia da, galera handiak eragiten ditu. Kommutazio-denbora laburtzeak eroapen bakoitzean galera murrizten du; kommutazio-maiztasuna murrizteak denbora-unitateko etengailu kopurua murrizten du. Bi ikuspegi hauek kommutazio-galerak murrizten dituzte.
Transistore bipolarren aldean, orokorrean uste da ez dela korronterik behar a egitekoMOSFETjokabidea, betiere GS tentsioa balio jakin baten gainetik badago. Hau egiteko erraza da, hala ere, abiadura ere behar dugu. MOSFETaren egituran ikus dezakezun bezala, GS, GD arteko kapazitate parasito bat dago eta MOSFETaren gidatzea, hain zuzen, kapazitatea kargatzea eta deskargatzea da. Kondentsadorea kargatzeko korronte bat behar da, kondentsadorea berehala kargatzea zirkuitu labur gisa ikus daitekeelako, beraz, berehalako korrontea handiagoa izango da. MOSFET kontrolatzailea hautatzeko/diseinatzerakoan kontuan hartu beharreko lehen gauza eman daitekeen berehalako zirkuitu-labur-korrontearen tamaina da.
Kontuan izan behar den bigarren gauza da, orokorrean goi-mailako disko NMOSetan erabiltzen dena, garaiko atearen tentsioak iturriko tentsioa baino handiagoa izan behar duela. Goi-mailako disko MOSFET iturriko tentsioan eta drainatze-tentsioan (VCC) berdinak dira, beraz, atearen tentsioa VCC 4V edo 10V baino. sistema berean bada, VCC baino tentsio handiagoa lortzeko, boost zirkuituan espezializatu behar gara. Motor gidari askok karga-ponpak integratu dituzte, kontuan izan behar da kanpoko kapazitate egokia aukeratu behar duzula MOSFET-a gidatzeko nahikoa zirkuitu labur-korronte lortzeko. 4V edo 10V tentsioan erabili ohi den MOSFET da, diseinua noski, marjina jakin bat izan behar duzu. Zenbat eta tentsio handiagoa izan, orduan eta azkarragoa izango da on-egoeraren abiadura eta orduan eta txikiagoa da on-egoeraren erresistentzia. Orain eremu desberdinetan erabiltzen diren egoera-tentsioko MOSFET txikiagoak ere badaude, baina 12V automozioko sistema elektronikoan, oro har, 4V-ko egoera nahikoa da. MOSFETen ezaugarririk aipagarriena onaren aldakuntza-ezaugarriak dira, beraz, oso erabilia da. Kommutazio-zirkuitu elektronikoen beharra, hala nola, elikadura-iturria eta motorra aldatzea, baina baita argiztapena iluntzea ere. Eroaleak etengailu gisa jardutea esan nahi du, hau da, etengailuaren itxiera baten baliokidea.NMOS ezaugarriak, balio jakin bat baino Vgs handiagoak eramango ditu, iturria lurrean dagoenean erabiltzeko egokia (behe-end drive), betiere atea. 4V edo 10V-ko tentsioa.PMOS ezaugarriak, balio jakin bat baino Vgs txikiagoak eramango ditu, iturria VCCra (gama handiko diskoa) konektatuta dagoenean erabiltzeko egokia. Hala eta guztiz ere, PMOS amaiera handiko kontrolatzaile gisa erraz erabil daitekeen arren, NMOS normalean goi mailako gidarietan erabiltzen da erresistentzia handia, prezio altua eta ordezko mota gutxi direlako.
Orain MOSFET-ek tentsio baxuko aplikazioak gidatzen ditu, 5V-ko elikadura-hornidura erabiltzen denean, oraingoan totem-polearen egitura tradizionala erabiltzen baduzu, transistoreak 0.7V-ko tentsio-jaitsiera ingurukoa izango dela eta, ondorioz, benetako azkena gehituko da atean. tentsioa 4,3 V baino ez da. Momentu honetan, MOSFETaren 4,5 V-ko ate tentsio nominala aukeratzen dugu arrisku jakin batzuen existentzian. Arazo bera gertatzen da 3V edo tentsio baxuko beste hornidura batzuen erabileran. Tentsio bikoitza kontrol-zirkuitu batzuetan erabiltzen da, non atal logikoak 5V edo 3.3V-ko tentsio digital tipikoa erabiltzen duen eta potentzia-atalak 12V edo are handiagoa erabiltzen du. Bi tentsioak lur komun baten bidez konektatzen dira. Horrek tentsio baxuko aldean MOSFET-a tentsio handiko aldean eraginkortasunez kontrolatzeko aukera ematen duen zirkuitu bat erabiltzeko baldintza bat ezartzen du, eta tentsio handiko aldean MOSFETek 1 eta 2.etan aipatutako arazo berberei aurre egingo die bitartean. Hiru kasuetan, Totem-pole-egiturak ezin ditu irteera-baldintzak bete, eta apalategitik kanpoko MOSFET kontrolatzaile IC askok ez dirudi atearen tentsioa mugatzeko egiturarik barne hartzen. Sarrerako tentsioa ez da balio finkoa, denborarekin edo beste faktore batzuekin aldatzen da. Aldakuntza honek PWM zirkuituak MOSFETari ematen dion disko-tentsioa ezegonkorra izatea eragiten du. MOSFET-a ate-tentsio handietatik seguru egon dadin, MOSFET askok tentsio-erreguladoreak dituzte ate-tentsioaren anplitudea indarrez mugatzeko.
Kasu honetan, emandako disko-tentsioak erregulagailuaren tentsioa gainditzen duenean, potentzia-kontsumo estatiko handia eragingo du. Aldi berean, erresistentzia-tentsio-banatzailearen printzipioa besterik gabe erabiltzen baduzu ate-tentsioa murrizteko, nahikoa izango da. sarrerako tentsio altua, MOSFETak ondo funtzionatzen du, sarrerako tentsioa murrizten den bitartean atearen tentsioa nahikoa ez den eroankortasun osoa eragiteko, eta horrela, energia-kontsumoa areagotuz.
Zirkuitu nahiko arrunta hemen NMOS kontrolatzaile-zirkuiturako bakarrik azterketa sinple bat egiteko: Vl eta Vh behe-end eta goi-mailako elikadura hornidura dira, hurrenez hurren, bi tentsioak berdinak izan daitezke, baina Vl-k ez luke Vh gainditu behar. Q1 eta Q2 alderantzizko totem bat osatzen dute, isolamendua lortzeko erabiltzen dena, eta, aldi berean, Q3 eta Q4 gidari-hodiak aldi berean ez egongo direla ziurtatzeko. R2 eta R3-k PWM tentsio-erreferentzia ematen dute, eta erreferentzia hori aldatuz, zirkuitua ondo funtziona dezakezu, eta atearen tentsioa ez da nahikoa eroapen sakona eragiteko, eta, beraz, energia-kontsumoa areagotzen du. R2 eta R3-k PWM tentsio-erreferentzia ematen dute, erreferentzia hau aldatuz, zirkuitua PWM seinalearen uhin-forma nahiko aldapatsua eta zuzena den zirkuituaren funtzionamendua utzi dezakezu. Q3 eta Q4 disko-korrontea emateko erabiltzen dira, on-denbora dela eta, Q3 eta Q4 Vh eta GND erlatiboa Vce tentsio-jaitsiera baten gutxieneko bat baino ez dira, tentsio-jaitsiera hori normalean 0.3V edo, askoz txikiagoa da. baino 0,7V Vce R5 eta R6 atearen tentsioaren laginketarako feedback-erresistentzia dira, tentsioa lagin ondoren, atearen tentsioa atearen tentsiorako feedback-erresistentzia gisa erabiltzen da eta laginaren tentsioa ate-tentsiorako erabiltzen da. R5 eta R6 atearen tentsioa lagintzeko erabiltzen diren feedback-erresistentziak dira, eta gero Q5-tik pasatzen da Q1 eta Q2-ren oinarrietan feedback negatibo indartsua sortzeko, eta horrela ate-tentsioa balio finitu batera mugatuz. Balio hori R5 eta R6 bidez doitu daiteke. Azkenik, R1-ek Q3 eta Q4-rako oinarrizko korrontearen muga ematen du, eta R4-k MOSFET-en ate-korrontearen muga ematen du, hau da, Q3Q4-ren Izotzaren muga. Behar izanez gero, azelerazio-kondentsadore bat paraleloan konekta daiteke R4 gainetik.
Gailu eramangarriak eta haririk gabeko produktuak diseinatzerakoan, produktuen errendimendua hobetzea eta bateriaren funtzionamendu-denbora luzatzea diseinatzaileek aurre egin behar dieten bi arazo dira.DC-DC bihurgailuek eraginkortasun handiko, irteerako korronte altua eta korronte baxuaren abantailak dituzte, eramangarriak elikatzeko oso egokiak direnak. gailuak.
DC-DC bihurgailuek eraginkortasun handiko, irteerako korronte eta korronte baxuaren abantailak dituzte, gailu eramangarriak elikatzeko oso egokiak direnak. Gaur egun, DC-DC bihurgailuaren diseinuaren teknologiaren garapenaren joera nagusiak hauek dira: maiztasun handiko teknologia: kommutazio-maiztasuna handituz, kommutazio-bihurgailuaren tamaina ere murrizten da, potentzia-dentsitatea nabarmen handitu da eta dinamikoa. erantzuna hobetu da. Txikia
Potentzia DC-DC bihurgailuak aldatzeko maiztasuna megahertz mailara igoko da. Irteerako tentsio baxuko teknologia: erdieroaleen fabrikazio teknologiaren etengabeko garapenarekin, mikroprozesadoreak eta ekipo elektroniko eramangarrien funtzionamendu-tentsioa gero eta txikiagoa da, eta horrek etorkizuneko DC-DC bihurgailuak behar du irteerako tentsio baxua eman dezake mikroprozesadorera eta ekipo elektroniko eramangarrietara egokitzeko. etorkizuneko DC-DC bihurgailuak irteerako tentsio baxua eman dezake mikroprozesadorera egokitzeko.
Irteerako tentsio baxua emateko nahikoa mikroprozesadoreetara eta ekipo elektroniko eramangarrietara egokitzeko. Garapen teknologiko hauek elikadura-iturri txip-zirkuituen diseinurako eskakizun handiagoak planteatzen dituzte. Lehenik eta behin, kommutazio-maiztasuna gero eta handiagoa denez, kommutazio-osagaien errendimendua proposatzen da
Kommutazio-elementuaren errendimendurako eskakizun handiak, eta dagokion konmutazio-elementua gidatzeko zirkuitua izan behar du konmutazio-elementua kommutazio-maiztasunean funtzionamendu normalaren megahertz-mailaraino iristen dela ziurtatzeko. Bigarrenik, bateriaz elikatzen diren gailu elektroniko eramangarrietarako, zirkuituaren funtzionamendu-tentsioa baxua da (litiozko baterien kasuan, adibidez).
Litiozko bateriak, adibidez, 2,5 ~ 3,6V-ko funtzionamendu-tentsioa), beraz, tentsio baxurako elikadura-iturri txipa.
MOSFET-ek erresistentzia oso baxua du, energia-kontsumo baxua, egungo eraginkortasun handiko DC-DC txip ezagunean gehiago MOSFET etengailu gisa. Hala ere, MOSFETen kapazitate parasito handia dela eta. Honek baldintza handiagoak jartzen ditu hodi-kontrolagailuen zirkuituak diseinatzeko maiztasun handiko DC-DC bihurgailuak diseinatzeko. Hainbat CMOS, BiCMOS zirkuitu logiko daude bootstrap boost-egitura eta kontrolatzaile-zirkuitu batzuk erabiltzen dituzten karga kapazitibo handi gisa tentsio baxuko ULSI diseinuan. Zirkuitu hauek 1V-ko tentsio hornidura baino gutxiagoko baldintzetan behar bezala funtziona dezakete, eta karga-kapazitatearen baldintzetan lan egin dezakete 1 ~ 2pF maiztasuna hamarnaka megabit edo ehunka megahertz irits daiteke. Artikulu honetan, bootstrap boost zirkuitua karga-kapazitate handiko unitate-gaitasun bat diseinatzeko erabiltzen da, tentsio baxuko eta kommutazio-maiztasun handiko DC-DC bihurgailuaren zirkuiturako egokia. Behe-tentsioa eta PWM goi-mailako MOSFETak gidatzeko. anplitude txikiko PWM seinalea MOSFETen ate tentsio handiko eskakizunak gidatzeko.
Argitalpenaren ordua: 2024-04-12
