Jaki jest cel układów scalonych „sterownika MOSFET”

23

Dostępne są dedykowane układy scalone „sterownika MOSFET” (ICL7667, Max622 / 626, TD340, IXD * 404). Niektórzy kontrolują także tranzystory IGBT. Jaki jest ich praktyczny cel? Czy chodzi o maksymalizację prędkości przełączania (pojemność bramki napędowej), czy istnieją inne motywy?

mosfet switches driver XTL
źródło

Odpowiedzi:

29

Układ scalony sterownika MOSFET (podobnie jak wspomniany ICL7667) tłumaczy sygnały logiczne TTL lub CMOS na wyższe napięcie i prąd, w celu szybkiego i całkowitego przełączenia bramki MOSFET.

Pin wyjściowy mikrokontrolera jest zwykle wystarczający do sterowania MOSFET-em logicznym o niskim poziomie sygnału, jak 2N7000. Jednak podczas jazdy większymi tranzystorami MOSFET występują dwa problemy:

  1. Wyższa pojemność bramki - sygnały cyfrowe mają na celu napędzanie małych obciążeń (rzędu 10-100pF). To znacznie mniej niż wiele tranzystorów MOSFET, które mogą być w tysiącach pF.
  2. Wyższe napięcie bramki - sygnał 3,3 V lub 5 V często nie wystarcza. Zwykle do pełnego włączenia MOSFET wymagane jest napięcie 8-12 V.

Wreszcie, wiele sterowników MOSFET zaprojektowano wyraźnie w celu sterowania silnikiem za pomocą mostka H.

Kevin Vermeer
źródło
8
Istnieje trzeci problem: zmiana MOSFET-u może spowodować prąd powrotny z bramki z powrotem do prowadzącego owocu. Sterowniki MOSFET są zaprojektowane do obsługi tego prądu wstecznego. ([ref] (www.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf) p12)
Wouter van Ooijen
10

Tak, chodzi o maksymalizację prędkości przełączania poprzez wyrzucanie dużej ilości prądu do bramki, aby energia MOSFET spędzała najmniejszą możliwą ilość czasu w stanie przejściowym, a zatem marnuje mniej energii i nie nagrzewa się tak bardzo.

To samo mówi w arkuszach danych wymienionych części :)

ICL7667 jest podwójnym monolitycznym szybkim sterownikiem zaprojektowanym do przekształcania sygnałów poziomu TTL na wyjścia wysokoprądowe ... Jego duża prędkość i prąd wyjściowy pozwalają mu sterować dużymi obciążeniami pojemnościowymi przy dużych prędkościach zwodzenia i niskich opóźnieniach propagacji ... Wysokie ICL7667 wyjścia prądowe minimalizują straty mocy w tranzystorach MOSFET poprzez szybkie ładowanie i rozładowywanie pojemności bramki.

endolit
źródło
4

Tak. Innym powodem jest przejazd „wysokim bokiem” mostu. W tym celu układy te mają zewnętrzny kondensator i wewnętrzny oscylator z diodowym wzmacniaczem napięcia, więc wyjście sterujące bramką dostarcza napięcie o kilka woltów wyższe niż napięcie mostka i / lub szyny.

użytkownik924
źródło
2
Tak - istnieją specjalne sterowniki od strony wysokiej, dzięki czemu lepiej działające urządzenia z kanałem N mogą być używane zarówno po stronie wysokiego mostu, jak i po stronie dolnej. W przeciwnym razie - bez napięcia bramki powyżej dodatniej szyny zasilającej - należy tam zastosować urządzenie kanałowe. Istnieje punkt, w którym wyższość urządzeń z kanałem N uzasadnia dodatkową złożoność obwodów tej techniki.
Chris Stratton
4

Jeśli chcesz obliczyć prąd bramki podczas przełączania, możesz użyć tej formuły:

Ig = Q / t

gdzie Q jest ładunkiem bramki w kulombach (nC z arkusza danych), a t jest czasem przełączania (w ns, jeśli używasz nC).

Jeśli musisz przełączyć się na 20 ns, typowy FET z całkowitym ładunkiem bramki 50 nC będzie wymagał 2,5A. Możesz znaleźć części zwinięte z ładunkiem bramki poniżej 10 nC. Wolę używać 2 BJT w konfiguracji totemowej do sterowania MOSFET zamiast drogich układów scalonych sterowników.

Morten
źródło
Jak wykonać translację napięcia dla totemu?
JPC
Ostatnio miałem dobre wyniki, używając MOSFET-ów na poziomie logicznym i uruchamiając totem na szynie 3V3. Możesz także użyć BJT do translacji napięcia, jeśli nie masz nic przeciwko odwróceniu sygnału.
Morten