Mabapi le hore na hobaneng mokhoa oa depletionMOSFETsha li sebelisoe, ha e khothalletsoe ho fihla botebong ba eona.
Bakeng sa li-MOSFET tsena tse peli tsa ntlafatso, NMOS e sebelisoa hangata. Lebaka ke hore on-resistance e nyane ebile e bonolo ho e etsa. Ka hona, NMOS hangata e sebelisoa ho fetola phepelo ea motlakase le lits'ebetso tsa koloi. Kenyelletsong e latelang, NMOS e sebelisoa haholo.
Ho na le bokhoni ba likokoana-hloko pakeng tsa lithapo tse tharo tsa MOSFET. Sena ha se seo re se hlokang, empa se bakoa ke mefokolo ea ts'ebetso ea tlhahiso. Ho ba teng ha capacitance ea parasitic ho etsa hore ho be thata le ho feta ha u rala kapa u khetha potoloho ea koloi, empa ha ho na mokhoa oa ho e qoba. Re tla e tsebisa ka botlalo hamorao.
Ho na le diode ea parasitic lipakeng tsa drain le mohloli. Sena se bitsoa diode ea 'mele. Diode ena e bohlokoa haholo ha o khanna meroalo e matla (joalo ka li-motors). Ka tsela, diode ea 'mele e fumaneha feela ho MOSFET e le' ngoe 'me hangata ha e fumanehe ka har'a chip e kopantsoeng ea potoloho.
2. Litšobotsi tsa ho khanna tsa MOSFET
Ho tsamaisa ho bolela ho sebetsa joalo ka switch, e lekanang le switch e koetsoeng.
Sebopeho sa NMOS ke hore e tla bulela ha Vgs e le kholo ho feta boleng bo itseng. E loketse ho sebelisoa ha mohloli o thehiloe (mokhanni o tlaase-tlaase), hafeela motlakase oa heke o fihla ho 4V kapa 10V.
Litšobotsi tsa PMOS ke hore e tla bulela ha Vgs e le tlase ho boleng bo itseng, e leng se loketseng maemo ao mohloli o amanang le VCC (high-end drive). Leha ho le joalo, leha ho le joaloPMOSe ka sebelisoa habonolo joalo ka mokhanni oa maemo a holimo, hangata NMOS e sebelisoa ho bakhanni ba maemo a holimo ka lebaka la ho hanyetsa ho hoholo, theko e phahameng, le mefuta e seng mekae e ncha.
3. MOS switjha tube tahlehelo
Ebang ke NMOS kapa PMOS, ho na le on-resistance ka mor'a hore e buletsoe, kahoo hona joale ho tla ja matla ho hanyetsa hona. Karolo ena ea matla a sebelisoang e bitsoa tahlehelo ea conduction. Ho khetha MOSFET e nang le khanyetso e nyane ho tla fokotsa tahlehelo ea conduction. MOSFET ea kajeno ea matla a tlase e hanyetsanang ka kakaretso e ka ba mashome a limilione, hape ho na le li-milliohm tse 'maloa.
Ha MOSFET e buletsoe le ho tima, ha ea tlameha ho phethoa hang-hang. Matla a motlakase ho pholletsa le MOS a na le ts'ebetso e fokotsehang, 'me motlakase o phallang o na le ts'ebetso e ntseng e eketseha. Nakong ena, theMOSFET'stahlehelo ke sehlahisoa sa motlakase le hona joale, se bitsoang switching loss. Hangata tahlehelo ea ho fetoha e kholo ho feta tahlehelo ea conduction, 'me ha lebelo la ho fetoha ka potlako, tahlehelo e kholoanyane.
Sehlahisoa sa motlakase le hona joale nakong ea conduction se seholo haholo, se bakang tahlehelo e kholo. Ho khutsufatsa nako ea ho fetola ho ka fokotsa tahlehelo nakong ea ho khanna ka 'ngoe; ho fokotsa sekhahla sa ho fetoha ho ka fokotsa palo ea li-switches ka nako ea yuniti. Mekhoa ena ka bobeli e ka fokotsa tahlehelo ea ho fetola.
The waveform ha MOSFET e buletsoe. Ho ka bonoa hore sehlahisoa sa motlakase le hona joale nakong ea conduction se seholo haholo, 'me tahlehelo e bakiloeng le eona e kholo haholo. Ho fokotsa nako ea ho fetola nako ho ka fokotsa tahlehelo nakong ea conduction ka 'ngoe; ho fokotsa sekhahla sa ho fetoha ho ka fokotsa palo ea li-switches ka nako ea yuniti. Mekhoa ena ka bobeli e ka fokotsa tahlehelo ea ho fetola.
4. Mokhanni oa MOSFET
Ha ho bapisoa le li-transistors tsa ho ferekana kelellong, ka kakaretso ho lumeloa hore ha ho na nako e hlokahalang ho bulela MOSFET, ha feela motlakase oa GS o phahame ho feta boleng bo itseng. Sena se bonolo ho se etsa, empa hape re hloka lebelo.
Ho ka bonoa ka sebopeho sa MOSFET hore ho na le capacitance ea parasitic lipakeng tsa GS le GD, mme ho khanna ha MOSFET ha e le hantle ke tefo le ho tsoa ha capacitor. Ho lefisa capacitor ho hloka hona joale, hobane capacitor e ka nkoa e le potoloho e khutšoanyane nakong ea ho tjhaja, kahoo hona joale hang-hang e tla ba khōlō haholo. Ntho ea pele eo u lokelang ho e ela hloko ha u khetha / u rala mokhanni oa MOSFET ke palo ea nako e khutšoanyane ea nako e khutšoanyane eo e ka fanang ka eona. .
Ntho ea bobeli eo u lokelang ho e ela hloko ke hore NMOS, eo hangata e sebelisetsoang ho khanna ka lebelo le phahameng, e hloka hore motlakase oa heke o be moholo ho feta motlakase oa mohloli ha o buletsoe. Ha MOSFET e tsamaisoang ka mahlakoreng a holimo e buletsoe, motlakase oa mohloli o tšoana le oa drainage voltage (VCC), kahoo motlakase oa heke ke 4V kapa 10V o moholo ho feta VCC ka nako ena. Haeba u batla ho fumana motlakase o moholo ho feta VCC tsamaisong e le 'ngoe, u hloka potoloho e khethehileng ea matla. Bakhanni ba bangata ba likoloi ba na le lipompo tsa ho tjhaja tse kopaneng. Hoa lokela ho hlokomeloa hore ho lokela ho khethoa capacitor e ka ntle e loketseng ho fumana nako e lekaneng ea nako e khutšoanyane ho khanna MOSFET.
4V kapa 10V e boletsoeng ka holimo ke motlakase oa ho bulela li-MOSFET tse sebelisoang hangata, 'me ho hlakile hore moeli o itseng o lokela ho lumelloa nakong ea moralo. 'Me ha motlakase o phahame, lebelo la conduction le potlakisa le ho fokotseha ha khanyetso ea conduction. Hona joale ho na le li-MOSFET tse nang le li-voltage tse nyane tse sebelisoang mafapheng a fapaneng, empa lits'ebetsong tsa elektroniki tsa likoloi tsa 12V, ka kakaretso 4V conduction e lekane.
Bakeng sa potoloho ea bakhanni ba MOSFET le tahlehelo ea eona, ka kopo sheba ho Microchip's AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs. E na le lintlha tse ngata, kahoo nke ke ka ngola ho feta.
Sehlahisoa sa motlakase le hona joale nakong ea conduction se seholo haholo, se bakang tahlehelo e kholo. Ho fokotsa nako ea ho fetola nako ho ka fokotsa tahlehelo nakong ea conduction ka 'ngoe; ho fokotsa sekhahla sa ho fetoha ho ka fokotsa palo ea li-switches ka nako ea yuniti. Mekhoa ena ka bobeli e ka fokotsa tahlehelo ea ho fetola.
MOSFET ke mofuta oa FET (e 'ngoe ke JFET). E ka etsoa ka mokhoa oa ntlafatso kapa mokhoa oa depletion, P-channel kapa N-channel, mefuta e 4 kaofela. Leha ho le joalo, ho sebelisoa feela mokhoa oa ntlafatso oa N-channel MOSFET. le P-channel MOSFET ea mofuta oa ntlafatso, kahoo NMOS kapa PMOS hangata e bua ka mefuta ena e 'meli.
5. Potoloho ea kopo ea MOSFET?
Sebopeho sa bohlokoahali sa MOSFET ke litšoaneleho tsa eona tse ntle tsa ho switjha, ka hona e sebelisoa haholo lipotolohong tse hlokang li-switch tsa elektroniki, joalo ka ho switjha lisebelisoa tsa motlakase le li-drive tsa makoloi, hammoho le ho fifala ha mabone.
Bakhanni ba kajeno ba MOSFET ba na le litlhoko tse ikhethang tse 'maloa:
1. Kopo e tlaase ea motlakase
Ha u sebelisa motlakase oa 5V, haeba mokhoa oa setso oa totem pole o sebelisoa ka nako ena, kaha transistor e na le ho theoha ha motlakase hoo e ka bang 0.7V, motlakase oa ho qetela o sebelisoang hekeng ke 4.3V feela. Ka nako ena, re khetha matla a heke ea lebitso
Ho na le kotsi e itseng ha u sebelisa 4.5V MOSFET. Bothata bo tšoanang bo boetse bo etsahala ha u sebelisa 3V kapa lisebelisoa tse ling tsa matla a tlaase.
2. Ts'ebeliso e pharaletseng ea motlakase
Matla a ho kenya ha se boleng bo tsitsitseng, bo tla fetoha ka nako kapa lintlha tse ling. Phetoho ena e etsa hore motlakase oa ho khanna o fanoeng ke potoloho ea PWM ho MOSFET o se ke oa tsitsa.
Bakeng sa ho etsa hore li-MOSFET li bolokehe tlas'a li-voltages tse phahameng tsa liheke, li-MOSFET tse ngata li na le li-voltage tse hahelletsoeng ka hare ho fokotsa ka matla bophahamo ba motlakase oa liheke. Tabeng ena, ha motlakase o fanoeng oa ho khanna o feta voltage ea "voltage regulator tube", o tla baka ts'ebeliso e kholo ea matla a static.
Ka nako e ts'oanang, haeba u sebelisa molao-motheo oa karohano ea motlakase ho fokotsa motlakase oa heke, MOSFET e tla sebetsa hantle ha motlakase o kenang o batla o le holimo, empa ha motlakase oa ho kenya o fokotsehile, motlakase oa heke o tla be o sa lekana, ho baka tsamaiso e sa phethahalang, kahoo e eketsa tšebeliso ea matla.
3. Tšebeliso ea matla a mabeli
Lipotolohong tse ling tsa taolo, karolo ea logic e sebelisa motlakase o tloaelehileng oa 5V kapa 3.3V, ha karolo ea matla e sebelisa motlakase oa 12V kapa ho feta. Li-voltages tse peli li hokahane le sebaka se le seng.
Sena se hlahisa tlhokahalo ea ho sebelisa potoloho e le hore lehlakore la low-voltage le khone ho laola MOSFET ka lehlakoreng le phahameng la motlakase. Ka nako e ts'oanang, MOSFET e lehlakoreng le phahameng la motlakase le eona e tla tobana le mathata a boletsoeng ho 1 le 2.
Maemong ana a mararo, sebopeho sa totem pole ha se khone ho fihlela litlhoko tsa tlhahiso, 'me li-IC tsa bakhanni ba bangata ba MOSFET ba kantle ho sethala ha li bonahale li kenyelletsa meaho e fokotsang matla a liheke.
Kahoo ke ile ka qapa potoloho e batlang e le e akaretsang ho finyella litlhoko tsena tse tharo.
.
Potoloho ea mokhanni bakeng sa NMOS
Mona ke tla etsa tlhahlobo e bonolo feela ea potoloho ea mokhanni oa NMOS:
Vl le Vh ke lisebelisoa tsa motlakase tse tlase le tse phahameng ka ho latellana. Li-voltages tse peli li ka tšoana, empa Vl ha ea lokela ho feta Vh.
Q1 le Q2 li theha poleiti ea totem e inverted ho finyella ho itšehla thajana ha ho ntse ho netefatsa hore li-tubes tse peli tsa mokhanni Q3 le Q4 ha li bulehe ka nako e le 'ngoe.
R2 le R3 li fana ka referense ea motlakase oa PWM. Ka ho fetola tšupiso ena, potoloho e ka sebetsoa sebakeng seo leqhubu la leqhubu la PWM le batlang le le moepa.
Q3 le Q4 li sebelisetsoa ho fana ka koloi ea hona joale. Ha e buletsoe, Q3 le Q4 li na le ho theoha ha motlakase o fokolang feela oa Vce mabapi le Vh le GND. Ho theoha hona ha motlakase hangata ho ka ba 0.3V feela, e leng tlase haholo ho feta Vce ea 0.7V.
R5 le R6 ke lihanyetsi tsa maikutlo, tse sebelisetsoang ho etsa sampole motlakase oa heke. Motlakase oa sampole o hlahisa maikutlo a matla a mabe ho metheo ea Q1 le Q2 ka Q5, kahoo e fokotsa motlakase oa heke ho boleng bo lekanyelitsoeng. Boleng bona bo ka fetoloa ka R5 le R6.
Qetellong, R1 e fana ka moeli oa motheo oa hona joale oa Q3 le Q4, 'me R4 e fana ka moeli oa hona joale oa heke bakeng sa MOSFET, e leng moeli oa Leqhoa la Q3 le Q4. Haeba ho hlokahala, acceleration capacitor e ka hokeloa ka tsela e tšoanang le R4.
Potoloho ena e fana ka likarolo tse latelang:
1. Sebelisa motlakase oa mahlakore a tlaase le PWM ho khanna MOSFET ea lehlakoreng le phahameng.
2. Sebelisa pontšo e nyenyane ea amplitude ea PWM ho khanna MOSFET e nang le litlhoko tse phahameng tsa motlakase.
3. Peak moeli oa motlakase oa heke
4. Meeli ea hona joale ea ho kenya le ho tsoa
5. Ka ho sebelisa lihanyetsi tse loketseng, tšebeliso e tlaase haholo ea matla e ka finyelloa.
6. Letšoao la PWM le fetotsoe. NMOS ha e hloke tšobotsi ena mme e ka rarolloa ka ho beha inverter ka pele.
Ha o rala lisebelisoa tse nkehang le lihlahisoa tse se nang mohala, ho ntlafatsa ts'ebetso ea sehlahisoa le ho lelefatsa bophelo ba betri ke lintlha tse peli tseo baqapi ba lokelang ho tobana le tsona. Li-converter tsa DC-DC li na le melemo ea ts'ebetso e phahameng, tlhahiso e kholo ea hona joale, le hona joale e khutsitseng, e leng se etsang hore li tšoanelehe haholo bakeng sa ho tsamaisa lisebelisoa tse nkehang habonolo. Hajoale, mekhoa ea mantlha ea nts'etsopele ea mahlale a moralo oa li-converter tsa DC-DC ke: (1) Theknoloji e phahameng ea maqhubu: Ha sekhahla sa ho fetoha se ntse se eketseha, boholo ba sesebelisoa sa switching le sona se fokotsehile, matla a matla le ona a eketseha haholo, 'me karabelo e matla ea ntlafatsoa. . Maqhubu a ho fetoha ha li-converter tsa DC-DC tse matla a tlase a tla nyolohela boemong ba megahertz. (2) Theknoloji e tlaase ea motlakase: Ka nts'etsopele e tsoelang pele ea theknoloji ea tlhahiso ea semiconductor, motlakase o sebetsang oa li-microprocessors le lisebelisoa tsa elektronike tse nkehang habobebe li ntse li theoha, tse hlokang hore li-converter tsa DC-DC tsa nakong e tlang li fane ka matla a tlaase a motlakase ho ikamahanya le li-microprocessors. litlhoko tsa li-processor le lisebelisoa tsa elektronike tse nkehang habonolo.
Nts'etsopele ea mahlale ana e hlahisitse litlhoko tse phahameng bakeng sa moralo oa li-circuits tsa motlakase. Pele ho tsohle, ha lebelo la ho fetoha le ntse le eketseha, litlhoko tse phahameng li behiloe ts'ebetsong ea lintho tse fetohang. Ka nako e ts'oanang, li-circuits tsa li-switching element drive li tlameha ho fanoa ho netefatsa hore lintho tse fetohang li sebetsa ka mokhoa o tloaelehileng ha o fetola maqhubu ho fihla ho MHz. Taba ea bobeli, bakeng sa lisebelisoa tsa elektronike tse nkehang ka matla a betri, matla a ho sebetsa a potoloho a tlase (ho nka libeteri tsa lithium e le mohlala, matla a sebetsang ke 2.5 ~ 3.6V), ka hona, matla a sebetsang a chip ea matla a tlase.
MOSFET e na le khanyetso e tlase haholo 'me e sebelisa matla a tlase. Hangata MOSFET e sebelisoa e le sesebelisoa sa motlakase ho li-chips tsa DC-DC tse tsebahalang tse sebetsang hantle hona joale. Leha ho le joalo, ka lebaka la matla a maholo a likokoana-hloko a MOSFET, matla a heke a li-switching tubes tsa NMOS hangata a phahame ho feta mashome a picofarad. Sena se fana ka litlhoko tse phahameng bakeng sa moralo oa maqhubu a holimo a sebetsang a DC-DC converter switching tube drive circuit.
Meralong ea ULSI e nang le matla a tlase, ho na le li-circuits tse fapaneng tsa CMOS le BiCMOS tse sebelisang meaho e matlafatsang ea bootstrap le li-circuits e le meroalo e meholo ea capacitive. Li-circuits tsena li ka sebetsa ka mokhoa o tloaelehileng ka matla a phepelo ea motlakase a ka tlase ho 1V, 'me li ka sebetsa ka makhetlo a mashome a megahertz kapa esita le makholo a megahertz a nang le matla a boima a 1 ho isa ho 2pF. Sengoliloeng sena se sebelisa "bootstrap boost circuit" ho rala potoloho ea koloi e nang le matla a maholo a capacitance drive a loketseng motlakase o tlase, li-converter tse phahameng tse matlafatsang DC-DC. Potoloho e entsoe ho ipapisitse le ts'ebetso ea Samsung AHP615 BiCMOS mme e netefalitsoe ke papiso ea Hspice. Ha motlakase oa phepelo e le 1.5V le matla a mojaro ke 60pF, maqhubu a sebetsang a ka fihla ho feta 5MHz.
.
Litšobotsi tsa ho fetoha ha MOSFET
.
1. Litšobotsi tse tsitsitseng
E le ntho e fetohang, MOSFET e boetse e sebetsa libakeng tse peli: ho tima kapa ho buloa. Kaha MOSFET ke karolo e laoloang ke motlakase, boemo ba eona ba ho sebetsa bo khethoa haholo-holo ke motlakase oa heke-source uGS.
Litšobotsi tsa ts'ebetso ke tse latelang:
※ uGS＜turn-on voltage UT: MOSFET e sebetsa sebakeng se khaotsoeng, iDS ea hona joale ea drain-source ha e le hantle ke 0, motlakase o tsoang uDS≈UDD, mme MOSFET e boemong ba "tima".
※ uGS>Motlakase oa ho bulela UT: MOSFET e sebetsa sebakeng sa conduction, drain-source current iDS=UDD/(RD+rDS). Har'a tsona, rDS ke khanyetso ea mohloli oa drainage ha MOSFET e buletsoe. Matla a tsoang UDS=UDD?rDS/(RD+rDS), haeba rDS＜＜RD, uDS≈0V, MOSFET e boemong ba "on".
2. Litšobotsi tse matla
MOSFET e boetse e na le ts'ebetso ea phetoho ha e chencha lipakeng tsa ho tima le ho tima, empa litšoaneleho tsa eona tse matla li itšetlehile haholo ka nako e hlokahalang ho tjhaja le ho ntša matla a khelohileng a amanang le potoloho, le ho bokella le ho lahla ha tube ka boeona e butse le ho tima. Nako ea ho pheha e nyane haholo.
Ha motlakase o kenang o fetoha ho tloha holimo ho ea ho o tlase 'me MOSFET e fetoha ho tloha ho boemo ho ea ho boemo bo sa sebetseng, phepelo ea motlakase ea UDD e tjhaja capacitance e lahlehileng CL ka RD, le nako ea ho tjhaja kamehla τ1=RDCL. Ka hona, motlakase oa tlhahiso ea uo o hloka ho feta tieho e itseng pele o fetoha ho tloha boemong bo tlaase ho ea boemong bo phahameng; ha motlakase o kenang o fetoha ho tloha tlase ho ea holimo 'me MOSFET e fetoha ho tloha sebakeng se sa sebetseng ho ea ho boemo, tefiso ea capacitance e khelohileng CL e feta rDS Discharge e etsahala ka nako ea ho qeta nako e sa fetoheng τ2≈rDSCL. Ho ka bonoa hore motlakase oa tlhahiso ea Uo o boetse o hloka tieho e itseng pele o ka fetela boemong bo tlase. Empa hobane rDS e nyane haholo ho feta RD, nako ea ho sokoloha ho tloha ho khaoha ho ea ho conduction e khuts'oane ho feta nako ea phetoho ho tloha ho conduction ho ea ho khaoha.
Kaha "drain-source resistance rDS" ea MOSFET ha e buloa e kholo haholo ho feta saturation resistance rCES ea transistor, 'me "external drain resistance" RD e boetse e kholo ho feta RC ea mokelli oa transistor, nako ea ho tjhaja le ea ho qeta nako. ea MOSFET e telele, ho etsa MOSFET Lebelo la ho switjha le tlase ho feta la transistor. Leha ho le joalo, lipotolohong tsa CMOS, kaha potoloho ea ho tjhaja le potoloho ea ho tjhaja ka bobeli ke li-circuits tse hanang hanyane, lits'ebetso tsa ho tjhaja le ho tjhaja li batla li potlakile, e leng se bakang lebelo le phahameng la phetoho bakeng sa potoloho ea CMOS.
Nako ea poso: Apr-15-2024
