MOSFET اصلي بنسټیز پوهه او غوښتنلیک

لکه څنګه چې ولې د تخریب حالتMOSFETsنه کارول کیږي، دا سپارښتنه نه کیږي چې د هغې پای ته ورسیږئ.

د دې دوه لوړولو موډ MOSFETs لپاره، NMOS په عام ډول کارول کیږي. دلیل یې دا دی چې آن مقاومت کوچنی او د تولید لپاره اسانه دی. نو ځکه، NMOS عموما د بریښنا رسولو او د موټرو ډرایو غوښتنلیکونو بدلولو کې کارول کیږي. په لاندې پیژندنه کې، NMOS ډیری کارول کیږي.

د MOSFET د دریو پنونو تر مینځ یو پرازیتي ظرفیت شتون لري. دا هغه څه ندي چې موږ ورته اړتیا لرو ، مګر د تولید پروسې محدودیتونو له امله رامینځته کیږي. د پرازیتي ظرفیت شتون دا ډیر ستونزمن کوي ​​کله چې د ډرایو سرکټ ډیزاین یا غوره کړي، مګر د مخنیوي لپاره هیڅ لاره نشته. موږ به یې وروسته په تفصیل سره معرفي کړو.

د ډنډ او منبع تر منځ یو پرازیتی ډایډ شتون لري. دې ته د بدن ډایډ ویل کیږي. دا ډایډډ خورا مهم دی کله چې د انډکټیو بارونو چلول (لکه موټرو). د لارې په توګه، د بدن ډایډ یوازې په یو واحد MOSFET کې شتون لري او معمولا د مدغم سرکټ چپ دننه نه موندل کیږي.

 

2. د MOSFET لیږدونې ځانګړتیاوې

ترسره کول پدې معنی دي چې د سویچ په توګه عمل کوي، کوم چې د سویچ تړل کیدو سره برابر دی.

د NMOS ځانګړتیا دا ده چې دا به فعال شي کله چې Vgs د یو ټاکلي ارزښت څخه لوی وي. دا د کارونې لپاره مناسبه ده کله چې سرچینه ځمکنۍ وي (ټيټ پای ډرایو) ، تر هغه چې د دروازې ولتاژ 4V یا 10V ته ورسیږي.

د PMOS ځانګړتیاوې دا دي چې دا به فعال شي کله چې Vgs د یو ټاکلي ارزښت څخه کم وي، کوم چې د داسې شرایطو لپاره مناسب دی چیرې چې سرچینه د VCC (لوړ پای ډرایو) سره وصل وي. په هرصورت، که څه همPMOSپه اسانۍ سره د لوړ پای ډرایور په توګه کارول کیدی شي، NMOS معمولا په لوړ پای ډرایورونو کې د لوی مقاومت، لوړ قیمت، او یو څو بدیل ډولونو له امله کارول کیږي.

 

3. د MOS سویچ ټیوب ضایع کول

که دا NMOS وي یا PMOS، د فعال کیدو وروسته یو مقاومت شتون لري، نو اوسنی به پدې مقاومت باندې انرژي مصرف کړي. د مصرف شوي انرژي دا برخه د کنډکشن ضایع په نوم یادیږي. د لږ مقاومت سره د MOSFET غوره کول به د لیږد زیان کم کړي. د نن ورځې ټیټ بریښنا MOSFET آن مقاومت عموما د لسګونو ملیونونو په شاوخوا کې دی، او څو ملیونه هم شتون لري.

کله چې MOSFET چالان او بند شي، دا باید سمدستي بشپړ نشي. د MOS په اوږدو کې ولتاژ د کمیدو پروسه لري، او روان جریان یو زیاتیدونکی بهیر لري. په دې موده کې، دMOSFET دضایع د ولتاژ او اوسني محصول دی، کوم چې د سویچ کولو ضایع بلل کیږي. معمولا د سویچ کولو زیانونه د کنډکشن زیانونو په پرتله خورا لوی وي ، او څومره چې د سویچ کولو فریکونسۍ ګړندۍ وي هغومره لوی زیانونه.

د ولتاژ محصول او د جریان په جریان کې خورا لوی دی ، د لوی زیان لامل کیږي. د بدلولو وخت لنډول کولی شي د هر لیږد پرمهال ضایع کم کړي؛ د سویچ فریکونسۍ کمول کولی شي په هر واحد وخت کې د سویچونو شمیر کم کړي. دواړه میتودونه کولی شي د سویچ کولو زیانونه کم کړي.

څپې کله چې MOSFET چالان شي. دا لیدل کیدی شي چې د کنډکشن په وخت کې د ولتاژ او اوسني محصول خورا لوی دی، او د ضایع کیدو لامل هم خورا لوی دی. د بدلولو وخت کمول کولی شي د هر لیږد پرمهال ضایع کم کړي؛ د سویچ فریکونسۍ کمول کولی شي په هر واحد وخت کې د سویچونو شمیر کم کړي. دواړه میتودونه کولی شي د سویچ کولو زیانونه کم کړي.

 

4. MOSFET چلوونکی

د دوه قطبي ټرانزیسټرونو سره پرتله کول، عموما داسې انګیرل کیږي چې د MOSFET د فعالولو لپاره هیڅ کرنټ ته اړتیا نشته، تر هغه چې د GS ولتاژ د یو ټاکلي ارزښت څخه لوړ وي. دا کار کول اسانه دي، مګر موږ سرعت ته هم اړتیا لرو.

دا د MOSFET په جوړښت کې لیدل کیدی شي چې د GS او GD ترمنځ پرازیتي ظرفیت شتون لري، او د MOSFET چلول په حقیقت کې د capacitor چارج او خارج کول دي. د capacitor چارج کول یو کرنټ ته اړتیا لري، ځکه چې capacitor د چارج کولو په وخت کې د لنډ سرکټ په توګه ګڼل کیدی شي، نو سمدستي جریان به نسبتا لوی وي. لومړی شی چې د MOSFET ډرایور غوره کولو/ډیزاین کولو ته پاملرنه وکړئ د فوري لنډ سرکټ اوسني مقدار دی چې دا یې چمتو کولی شي. د

د یادولو لپاره دوهم شی دا دی چې NMOS، چې معمولا د لوړ پای موټر چلولو لپاره کارول کیږي، د دروازې ولتاژ ته اړتیا لري چې د سرچینې ولتاژ څخه ډیر وي کله چې فعال شي. کله چې د لوړې خوا چلول شوی MOSFET فعال شي، د سرچینې ولتاژ د ډرین ولټاژ (VCC) سره ورته وي، نو د دروازې ولتاژ په دې وخت کې د VCC څخه 4V یا 10V ډیر دی. که تاسو غواړئ په ورته سیسټم کې د VCC څخه لوی ولتاژ ترلاسه کړئ، تاسو یو ځانګړي بوسټ سرکټ ته اړتیا لرئ. ډیری موټر چلوونکي د چارج پمپونه مدغم کړي. دا باید په پام کې ونیول شي چې د MOSFET چلولو لپاره کافي شارټ سرکیټ جریان ترلاسه کولو لپاره باید یو مناسب بهرنی کیپسیټر غوره شي.

 

پورته ذکر شوي 4V یا 10V د معمول کارول شوي MOSFETs بدلیدونکي ولټاژ دی ، او البته د ډیزاین پرمهال یو مشخص حاشیه ته اړتیا ده. او هرڅومره چې ولتاژ لوړ وي، د کنډکشن سرعت ګړندی او د کنډکشن مقاومت کوچنی وي. اوس MOSFETs شتون لري چې کوچني کنډکشن ولټاژونه په مختلفو برخو کې کارول کیږي، مګر په 12V اتوماتیک بریښنایی سیسټمونو کې، عموما د 4V کنډکشن کافی دی.

 

د MOSFET ډرایور سرکټ او د هغې د زیانونو لپاره، مهرباني وکړئ د مایکروچپ AN799 میچینګ MOSFET ډرایورونو ته MOSFETs ته مراجعه وکړئ. دا خورا مفصله ده، نو زه به نور نه لیکم.

 

د ولتاژ محصول او د جریان په جریان کې خورا لوی دی ، د لوی زیان لامل کیږي. د بدلولو وخت کمول کولی شي د هر لیږد پرمهال ضایع کم کړي؛ د سویچ فریکونسۍ کمول کولی شي په هر واحد وخت کې د سویچونو شمیر کم کړي. دواړه میتودونه کولی شي د سویچ کولو زیانونه کم کړي.

MOSFET د FET یو ډول دی (بل یې JFET دی). دا د لوړولو حالت یا د تخریب حالت، P-چینل یا N-چینل کې جوړ کیدی شي، په ټولیز ډول 4 ډولونه. په هرصورت، یوازې د لوړولو حالت N-چینل MOSFET په حقیقت کې کارول کیږي. او د لوړولو-ډول P-چینل MOSFET، نو NMOS یا PMOS معمولا دې دوه ډولونو ته مراجعه کوي.

 

5. د MOSFET غوښتنلیک سرکټ؟

د MOSFET ترټولو مهم ځانګړتیا د دې د ښه سویچ کولو ځانګړتیاوې دي، نو دا په پراخه توګه په سرکټونو کې کارول کیږي چې بریښنایی سویچونو ته اړتیا لري، لکه د بریښنا رسولو او د موټرو ډرایو بدلول، او همدارنګه د رڼا کمول.

 

د نن ورځې MOSFET چلوونکي ډیری ځانګړي اړتیاوې لري:

1. د ټیټ ولتاژ غوښتنلیک

کله چې د 5V بریښنا رسولو کارول کیږي، که چیرې په دې وخت کې د دودیز ټوټیم قطب جوړښت کارول کیږي، ځکه چې د ټرانزیسټر بی ولتاژ شاوخوا 0.7V دی، په دروازه کې کارول شوي اصلي وروستی ولتاژ یوازې 4.3V دی. په دې وخت کې، موږ د نومونې دروازې ځواک غوره کوو

د 4.5V MOSFET کارولو په وخت کې یو مشخص خطر شتون لري. ورته ستونزه هم پیښیږي کله چې د 3V یا نورو ټیټ ولټاژ بریښنا رسولو کارول.

2. پراخه ولتاژ غوښتنلیک

د ننوت ولتاژ یو ثابت ارزښت نه دی، دا به د وخت یا نورو فکتورونو سره بدلون ومومي. دا بدلون د دې لامل کیږي چې د PWM سرکټ لخوا MOSFET ته د موټر چلولو ولتاژ بې ثباته شي.

د دې لپاره چې MOSFETs د لوړې دروازې ولتاژ لاندې خوندي کړي، ډیری MOSFETs د ولتاژ تنظیم کونکي جوړ کړي ترڅو په زور سره د دروازې ولتاژ اندازه محدود کړي. په دې حالت کې، کله چې د موټر چلولو ولټاژ د ولتاژ تنظیم کونکي ټیوب ولتاژ څخه ډیر شي، دا به د لوی جامد بریښنا مصرف سبب شي.

په ورته وخت کې، که تاسو د دروازې ولتاژ کمولو لپاره په ساده ډول د مقاومت ولتاژ ویش اصول وکاروئ، نو MOSFET به ښه کار وکړي کله چې د ان پټ ولتاژ نسبتا لوړ وي، مګر کله چې د ننوتلو ولتاژ کم شي، د دروازې ولتاژ به ناکافي وي، د دې لامل کیږي. نامکمل انتقال، په دې توګه د بریښنا مصرف زیاتوي.

3. دوه ګونی ولتاژ غوښتنلیک

په ځینو کنټرول سرکیټونو کې، منطق برخه یو عادي 5V یا 3.3V ډیجیټل ولټاژ کاروي، پداسې حال کې چې د بریښنا برخه د 12V یا حتی لوړ ولټاژ کاروي. دوه ولتاژونه په ګډه ځمکه سره وصل دي.

دا د سرکټ کارولو اړتیا رامینځته کوي ترڅو د ټیټ ولټاژ اړخ کولی شي د لوړ ولټاژ اړخ کې MOSFET په مؤثره توګه کنټرول کړي. په ورته وخت کې، د لوړ ولتاژ اړخ MOSFET به په 1 او 2 کې ذکر شوي ستونزې سره مخ شي.

په دې دریو قضیو کې، د ټوټیم قطب جوړښت نشي کولی د محصول اړتیاوې پوره کړي، او ډیری د شیلف څخه بهر MOSFET ډرایور ICs داسې نه بریښي چې د دروازې ولتاژ محدودولو جوړښتونه پکې شامل وي.

 

نو ما د دې دریو اړتیاو پوره کولو لپاره نسبتا عمومي سرکټ ډیزاین کړ.

د

د NMOS لپاره د ډرایور سرکټ

دلته زه به یوازې د NMOS ډرایور سرکټ ساده تحلیل ترسره کړم:

Vl او Vh په ترتیب سره د ټیټ پای او لوړ پای بریښنا رسول دي. دوه ولتاژونه یو شان کیدی شي، مګر Vl باید د Vh څخه ډیر نه وي.

Q1 او Q2 د انزوا لاسته راوړلو لپاره د انډول شوي ټوټیم قطب جوړوي پداسې حال کې چې ډاډ ترلاسه کوي چې دوه ډرایور ټیوبونه Q3 او Q4 په ورته وخت کې نه فعالیږي.

R2 او R3 د PWM ولتاژ حواله چمتو کوي. د دې حوالې په بدلولو سره، سرکټ په داسې موقعیت کې چلیدلی شي چیرې چې د PWM سیګنال څپې نسبتا ګړندی وي.

Q3 او Q4 د ډرایو اوسني چمتو کولو لپاره کارول کیږي. کله چې فعال شي، Q3 او Q4 یوازې د Vh او GND په پرتله د Vce لږترلږه ولتاژ کمښت لري. دا ولتاژ ډراپ معمولا یوازې د 0.3V په اړه وي، کوم چې د 0.7V Vce څخه ډیر ټیټ دی.

R5 او R6 د فیډبیک مقاومت کونکي دي چې د دروازې ولتاژ نمونې لپاره کارول کیږي. نمونه شوي ولتاژ د Q5 له لارې د Q1 او Q2 اډو ته قوي منفي عکس العمل رامینځته کوي ، پدې توګه د دروازې ولتاژ محدود ارزښت ته محدودوي. دا ارزښت د R5 او R6 له لارې تنظیم کیدی شي.

په نهایت کې، R1 د Q3 او Q4 لپاره اساس اوسنی حد چمتو کوي، او R4 د MOSFET لپاره د دروازې اوسنی حد چمتو کوي، کوم چې د Q3 او Q4 د یخ حد دی. که اړتیا وي، د سرعت کیپسیټر د R4 سره موازي سره وصل کیدی شي.

دا سرکټ لاندې ځانګړتیاوې وړاندې کوي:

1. د لوړ اړخ MOSFET چلولو لپاره د ټیټ اړخ ولټاژ او PWM څخه کار واخلئ.

2. د لوړ ګیټ ولتاژ اړتیاو سره د MOSFET چلولو لپاره د کوچني طول البلد PWM سیګنال څخه کار واخلئ.

3. د دروازې ولتاژ لوړ حد

4. د ننوتو او محصول اوسني حدود

5. د مناسب مقاومت کونکو په کارولو سره، د بریښنا خورا ټیټ مصرف ترلاسه کیدی شي.

6. د PWM سیګنال بدل شوی دی. NMOS دې خصوصیت ته اړتیا نلري او په مخ کې د انورټر په ځای کولو سره حل کیدی شي.

کله چې د پورټ ایبل وسیلو او بې سیم محصولاتو ډیزاین کول ، د محصول فعالیت ښه کول او د بیټرۍ ژوند غزول دوه مسلې دي چې ډیزاینران ورته اړتیا لري. د DC-DC کنورټرونه د لوړ موثریت ګټې لري ، د لوی تولید اوسني ، او ټیټ خاموش جریان ، دا د پورټ ایبل وسیلو بریښنا کولو لپاره خورا مناسب کوي. په اوس وخت کې، د DC-DC کنورټر ډیزاین ټیکنالوژۍ پراختیا کې اصلي تمایلونه په لاندې ډول دي: (1) د لوړې فریکونسۍ ټیکنالوژي: لکه څنګه چې د سویچ فریکونسۍ ډیریږي ، د سویچ کولو کنورټر اندازه هم کمیږي ، د بریښنا کثافت هم خورا ډیر شوی ، او متحرک غبرګون ښه شوی. . د ټیټ بریښنا DC-DC کنورټرونو بدلولو فریکوینسي به د میګاهرتز کچې ته لوړ شي. (2) د ټیټ تولید ولټاژ ټیکنالوژي: د سیمیکمډکټر تولید ټیکنالوژۍ دوامداره پرمختګ سره ، د مایکرو پروسیسرونو او پورټ ایبل بریښنایی وسیلو عملیاتي ولتاژ ټیټ او ټیټ کیږي ، کوم چې راتلونکي DC-DC کنورټرونو ته اړتیا لري ترڅو د مایکرو پروسیسرونو سره موافقت لپاره د ټیټ تولید ولټاژ چمتو کړي. د پروسیسرونو او پورټ ایبل بریښنایی وسیلو لپاره اړتیاوې.

د دې ټیکنالوژیو پراختیا د بریښنا چپ سرکټونو ډیزاین لپاره لوړې اړتیاوې وړاندې کړې. له هرڅه دمخه ، لکه څنګه چې د سویچ کولو فریکونسۍ وده کوي ، د بدلولو عناصرو فعالیت باندې لوړې اړتیاوې ایښودل کیږي. په ورته وخت کې ، د ورته سویچنګ عنصر ډرایو سرکټونه باید چمتو شي ترڅو ډاډ ترلاسه شي چې د سویچ کولو عناصر په نورمال ډول کار کوي تر MHz پورې فریکونسۍ بدلولو کې. دوهم، د بیټرۍ لخوا چلول شوي پورټ ایبل بریښنایی وسیلو لپاره ، د سرکټ کاري ولتاژ ټیټ دی (د مثال په توګه د لیتیم بیټرۍ اخیستل ، کاري ولټاژ 2.5 ~ 3.6V دی) ، له همدې امله د بریښنا چپ کاري ولتاژ ټیټ دی.

 

MOSFET خورا ټیټ مقاومت لري او ټیټ انرژي مصرفوي. MOSFET اکثرا د اوسني مشهور لوړ موثریت DC-DC چپسونو کې د بریښنا سویچ په توګه کارول کیږي. په هرصورت، د MOSFET د لوی پرازیتي ظرفیت له امله، د NMOS بدلولو ټیوبونو د دروازې ظرفیت عموما د لسګونو پیکوفرادونو په څیر لوړ دی. دا د لوړ عملیاتي فریکونسۍ DC-DC کنورټر سویچینګ ټیوب ډرایو سرکټ ډیزاین لپاره لوړې اړتیاوې وړاندې کوي.

د ټیټ ولټاژ ULSI ډیزاینونو کې ، د CMOS او BiCMOS منطق سرکټونو مختلف ډولونه شتون لري چې د بوټسټریپ بوسټ جوړښتونو او ډرایو سرکیټونو په توګه د لوی ظرفیت لرونکي بارونو په توګه کاروي. دا سرکټونه کولی شي په نورمال ډول د بریښنا رسولو ولتاژ سره د 1V څخه ټیټ فعالیت وکړي ، او کولی شي د لسګونو میګاهارتز یا حتی په سلګونو میګاهارتز په فریکونسۍ کې د 1 څخه تر 2pF پورې د بار ظرفیت سره کار وکړي. دا مقاله د بوټسټریپ بوسټ سرکټ کاروي ترڅو د ډرایو سرکټ ډیزاین کړي د لوی بار ظرفیت ډرایو وړتیا سره چې د ټیټ ولټاژ ، لوړ سویچنګ فریکونسۍ بوسټ DC-DC کنورټرونو لپاره مناسب دی. سرکټ د سامسنګ AHP615 BiCMOS پروسې پراساس ډیزاین شوی او د Hspice سمولیشن لخوا تایید شوی. کله چې د اکمالاتو ولتاژ 1.5V وي او د بار ظرفیت 60pF وي، عملیاتي فریکونسۍ کولی شي له 5MHz څخه ډیر ته ورسیږي.

د

د MOSFET د بدلولو ځانګړتیاوې

د

1. جامد ځانګړتیاوې

د بدلولو عنصر په توګه، MOSFET په دوه حالتونو کې هم کار کوي: بند یا روان. څرنګه چې MOSFET د ولتاژ کنټرول برخه ده، د دې کاري حالت په عمده توګه د دروازې سرچینې ولتاژ uGS لخوا ټاکل کیږي.

 

د کار ځانګړتیاوې په لاندې ډول دي:

※ uGS＜ټرن-آن ولټاژ UT: MOSFET د کټ آف په ساحه کې کار کوي، د وچولو سرچینې اوسنی iDS اساسا 0 دی، د محصول ولتاژ uDS≈UDD، او MOSFET په "بند" حالت کې دی.

※ uGS>ټرن-آن ولټاژ UT: MOSFET د کنډکشن په سیمه کې کار کوي، د وچولو سرچینې اوسنی iDS=UDD/(RD+rDS). د دوی په منځ کې، rDS د وچولو سرچینې مقاومت دی کله چې MOSFET فعال شي. د تولید ولتاژ UDS=UDD?rDS/(RD+rDS)، که rDS＜＜RD، uDS≈0V وي، MOSFET په "آن" حالت کې دی.

2. متحرک ځانګړتیاوې

MOSFET د لیږد پروسه هم لري کله چې د آن او آف حالتونو ترمینځ تیریږي ، مګر د دې متحرک ځانګړتیاوې په عمده ډول د سرکټ پورې اړوند د سټرایټ ظرفیت چارج او خارجولو لپاره اړین وخت پورې اړه لري ، او د چارج راټولول او خارج کول کله چې ټیوب پخپله فعال او بند وي. د ضایع کولو وخت خورا کوچنی دی.

کله چې د انپټ ولټاژ UI له لوړ څخه ټیټ ته بدل شي او MOSFET له آن حالت څخه آف حالت ته بدل شي، د بریښنا رسولو UDD د RD له لارې د تار وړ ظرفیت CL چارج کوي، او د چارج وخت ثابت τ1=RDCL. له همدې امله، د تولید ولتاژ uo اړتیا لري مخکې له دې چې له ټیټې کچې څخه لوړې کچې ته بدل شي د یو ځانګړي ځنډ څخه تیریږي؛ کله چې د انپټ ولتاژ UI له ټیټ څخه لوړ ته بدل شي او MOSFET له آف حالت څخه په حالت کې بدل شي، د سټرای کیپیسیټینس CL باندې چارج د rDS څخه تیریږي ډیسچارج د خارج کیدو وخت ثابت τ2≈rDSCL سره واقع کیږي. دا لیدل کیدی شي چې د تولید ولتاژ Uo هم یو ټاکلي ځنډ ته اړتیا لري مخکې لدې چې ټیټې کچې ته انتقال شي. مګر ځکه چې rDS د RD په پرتله خورا کوچنی دی، د کټ آف څخه کنډکشن ته د تبادلې وخت د کنډکشن څخه کټ آف ته د تبادلې وخت څخه لنډ دی.

ځکه چې د MOSFET د ډرین سرچینې مقاومت rDS کله چې دا چالان کیږي د ټرانزیسټور د سنتریت مقاومت rCES څخه خورا لوی دی ، او د خارجي ډرین مقاومت RD هم د ټرانزیسټر د راټولونکي مقاومت RC څخه لوی دی ، د چارج کولو او خارجیدو وخت د MOSFET اوږد دی، MOSFET جوړوي د بدلولو سرعت د هغې څخه ټیټ دی د ټرانزیسټر. په هرصورت، په CMOS سرکیټونو کې، ځکه چې د چارج کولو سرکټ او د ډیسچارج سرکټ دواړه د ټیټ مقاومت سرکټونه دي، د چارج کولو او خارجولو پروسې نسبتا ګړندۍ دي، په پایله کې د CMOS سرکټ لپاره د لوړ سویچ کولو سرعت دی.