Dlaczego oba tranzystory: BJT i ​​FET na wyjściu IC?

20

Oto struktura sterownika bramki FAN3100:

wprowadź opis zdjęcia tutaj (pochodzi z arkusza danych )

Jak widać - są dwa przełączniki wyjściowe: CMOS i BJT.

Dlaczego umieścili ich obu?

Roman Matveev
źródło
Kolejne pytanie, które się pojawia, to dlaczego dolna NPN to NPN, a nie PNP
Harry Svensson
Zwróć uwagę na wejścia różnicowe. To sprawia, że ​​ten kierowca jest bardziej odporny na zakłócenia naziemne.
analogsystemsrf

Odpowiedzi:

27

Paragraf 2 opisu mówi:

Sterowniki FAN3100 wykorzystują architekturę MillerDrive TM do końcowego stopnia wyjściowego. Ta dwubiegunowa kombinacja MOSFET zapewnia wysoki prąd szczytowy podczas etapu plateau Millera procesu włączania / wyłączania MOSFET, aby zminimalizować straty przełączania, zapewniając jednocześnie wahania napięcia między szynami i prąd wsteczny.

Na dole strony 14 w sekcji * MillerDrive Gate Drive Technology ”wyjaśniono:

Architektura MillerDrive ma na celu przyspieszenie przełączania poprzez zapewnienie najwyższego prądu w regionie płaskowyżu Millera, gdy pojemność odpływu MOSFET jest ładowana lub rozładowywana w ramach precesji włączania / wyłączania. W zastosowaniach, w których przełączanie zerowego napięcia podczas interwału włączania lub wyłączania MOSFET jest możliwe, sterownik dostarcza wysoki prąd szczytowy do szybkiego przełączania, mimo że plateau Millera nie występuje. Taka sytuacja często występuje w zastosowaniach z prostownikiem synchronicznym, ponieważ dioda ciała zwykle przewodzi, zanim MOSFET zostanie włączony.

Odpowiedź na „ Kto może mi powiedzieć o płaskowyżu Millera? ” Wyjaśnia to w ten sposób:

Gdy spojrzysz na arkusz danych MOSFET, w charakterystyce ładunku bramki zobaczysz płaską, poziomą część. Jest to tak zwany płaskowyż Millera. Kiedy urządzenie się przełącza, napięcie bramki jest faktycznie zaciśnięte do napięcia plateau i pozostaje tam do momentu dodania / usunięcia wystarczającego ładunku, aby urządzenie mogło się przełączyć. Jest przydatny w szacowaniu wymagań dotyczących jazdy, ponieważ informuje o napięciu na płaskowyżu i wymaganym ładunku do przełączenia urządzenia. W ten sposób można obliczyć rzeczywisty rezystor napędowy bramy dla danego czasu przełączania.

BJT są w stanie pobudzić wyjście, podczas gdy MOSFET-y rosną. MOSFETY mogą następnie zapewnić wahania napięcia między szynami.

Tranzystor
źródło
Ciekawa topologia, ale nic nie rozumiem: jak może włączyć się niższy NMOS, skoro jego Vgs jest zaciśnięty na ~ 0,7 V przez niższy NPN BJT? Będzie działać, jeśli dolny mosfet ma bardzo niskie Vgs (th), ale czy mogą wytworzyć, powiedzmy, ~ 100mV próg NMOS? Rozumiem, że jest to uproszczony schemat, więc coś można było pominąć w tym względzie, jednak dlaczego nie umieścić symbolu bufora przed bazą NPN, jeśli tam jest, w końcu w maszynie dodatniej szyny jest bufor odwracający przed górną NPN . Nie rysowanie jednego, gdy jest, wydaje się głupim uproszczeniem.
Lorenzo Donati wspiera Monikę
Nie mam pojęcia. Uznałem to pytanie za interesujące, nie miałem jednoznacznej odpowiedzi, przeprowadziłem małe badania i, ku mojemu zdziwieniu, otrzymałem odpowiedź zaakceptowaną i pozytywnie ocenioną. Jak mówisz, schemat blokowy jest prawdopodobnie uproszczeniem, NPN może nie być bardzo dobry i może istnieć pewien opór lub ograniczenie prądu w jego podstawie.
Tranzystor
Problem rozwiązany, dzięki! Zagłębiłem się w arkuszu danych i rzeczywiście w dalszej części znajduje się rysunek (rysunek 42), który pokazuje szczegóły architektury MillerDrive. Pokazuje, że zarówno górny, jak i dolny BJT mają własny obwód sterujący, składający się z kilku tranzystorów MOSFET.
Lorenzo Donati wspiera Monikę
@Lorenzo, dzięki za opinie. Przeskanowałem arkusz danych podczas badania odpowiedzi, ale nie zauważyłem znaczenia tego diagramu.
Tranzystor
1
Nie ma za co! Nadal uważam za głupie „uproszczony schemat”. To nie jest „uproszczone”, to jest złe! Gdyby nie chcieli pokazać tylko 4 dodatkowych MOSFETÓW w obawie przed nadmiernie skomplikowanymi rzeczami, wystarczyłoby umieścić pudełko przed bazami BJT z napisem „driver”. Meh!
Lorenzo Donati wspiera Monikę
11

Stopnie wyjściowe CMOS i BJT są połączone z jednego stopnia, producent nazywa to „MillerDrive (tm)”.

Dlaczego to robią, wyjaśniono w arkuszu danych:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Domyślam się, że chcą osiągnąć określoną wydajność (napęd wyjściowy), której nie można osiągnąć tylko przy użyciu tranzystorów CMOS lub tylko przy użyciu NPN z procesem produkcyjnym, którego używają dla tego układu.

V.domi,szatV.bmi

Sieci NPN najprawdopodobniej będą w stanie dostarczyć więcej prądu i będą się przełączać szybciej. Może to być konsekwencja wykorzystywanego przez nich procesu produkcyjnego, ponieważ możliwe jest, że w innym procesie MOSFET są o wiele lepsze, że podobną wydajność można uzyskać tylko przy użyciu CMOS. Taki proces może być jednak droższy.

Bimpelrekkie
źródło
9

Zauważ, że górna NPN może sprawić, że moc wyjściowa osiągnie VDD-0,7 V. Zakładam, że zadaniem mosfeta jest dbanie o ostatnie 0,7 V.

Wygląda na to, że BJT wykonują większość chrząkania, a mosfety dbają o to, aby sygnał wyjściowy osiągnął VDD i silny GND.

Mogę się jednak mylić.

Harry Svensson
źródło