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MOSFET驱动器它们是什么为什么我们需要它们

时间:2022-04-28 来源网站:包头化工机械网

MOSFET驱动器–它们是什么,为什么我们需要它们?

这些天来有很多MOSFET驱动器。MOSFET驱动器本身通常包含MOSFET。需要MOSFET驱动器有几个原因:

驱动电流– MOSFET可能具有很高的栅极电容中国机械网okmao.com。例如,来自国际整流器公司的IRF530NS是一款90mW的器件,它可以承受100V的17A连续漏极电流,并具有920pF的输入电容。为了获得最低的导通电阻,您可能希望将栅极驱动到尽可能高的水平,例如15V,并且要最大程度地降低功耗,您想要在ON和OFF之间快速切换,反之亦然,否则晶体管将在饱和区域中花费相对较长的时间,而不是在线性或欧姆区域。线性/欧姆区域也可以称为三极管区域。来自双极晶体管背景的任何人都可能会发现这些术语令人困惑,因为双极晶体管的饱和区域与MOSFET的饱和区域并不相同。

此原理图的简单模拟:

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得到以下结果:

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因此,您可以看到要获得快速的开关时间,您需要一个1A的峰值栅极电流,才能从MOSFET获得17A。如果通过与栅极串联增加100W来将栅极电流限制为100mA,则会有明显的上升和下降时间以及开/关延迟。下图显示了没有串联栅极电阻(黄色走线)和具有100W(蓝色走线)的漏极电流的比较,从而将栅极电流限制为100mA。品红色信号是串联电阻之前的驱动信号。您可以看到栅极电流限制对上升和下降时间以及延迟的影响。如果您看一下MOSFET的功耗,您还将发现栅极电阻使它从28W增加到105W。所以,

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导通/关断延迟的原因之一是通道中的电荷存储,而不是栅极的电容。安森美半导体应用笔记AND9083-D.pdf详细解释了栅极电荷。

如果要使用CPLD或微控制器之类的逻辑来驱动MOSFET,则显然需要一些提高电流的方法,因为CPLD不会驱动1A甚至100mA的电流。此外,尽管现在有很多“逻辑电平” MOSFET可以从3.3V或2.5V逻辑电平驱动,但仍有许多情况需要使用更多的电压。因此,您还需要MOSFET驱动器来增加驱动电压和电流。在给定的仿真示例中,使用的栅极驱动器为15V。有关MOSFET驱动器的示例,请参见Microchip TC1426。这是一个双MOSFET驱动器,在与5V逻辑接口时,可驱动高达1.2A的电流和高达16V的电平移位。

高端驱动器 –驱动高电流,高电压负载的常用方法是使用两个NMOS晶体管,而不是使用NMOS吸收电流和PMOS来提供电流。较高的载流子迁移率意味着对于给定的尺寸和栅极电容,NMOS晶体管的电阻比PMOS低,因此是优选的。但是,要使用它们来提供电流,您需要将栅极驱动到高于电源电压的水平,并将其作为“源极跟随器”进行操作。MOSFET的漏极将连接到正电源,而负载将连接到源极。一个例子就是国际整流器公司的IRS2001。

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这些设备的关键技巧是“引导程序”。使用Vb和Vs之间的电容器(高端NMOS的源极)和IC的一些电路,它会产生比Vs高10V至20V的电压,并以此驱动HO –高端栅极引脚。除了提供从低电平逻辑信号的电平转换以驱动MOSFET栅极之外。在这种特殊的IC中,有两个驱动器,一个高端驱动器和一个低端驱动器,用于“推挽式”驱动器。而且,它具有单独的输入引脚,因此每个晶体管的时序都可以单独控制,因此在两个晶体管都不导通时,如果有必要,您可以引入一个死区。

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