MOSFET ຄວາມຮູ້ພື້ນຖານຕົ້ນສະບັບແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ

ສໍາລັບຮູບແບບ depletion ເປັນຫຍັງMOSFETsບໍ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້, ມັນບໍ່ໄດ້ແນະນໍາໃຫ້ໄປເຖິງລຸ່ມສຸດຂອງມັນ.

ສໍາລັບສອງ MOSFETs ຮູບແບບການປັບປຸງເຫຼົ່ານີ້, NMOS ຖືກໃຊ້ຫຼາຍທົ່ວໄປ. ເຫດຜົນແມ່ນວ່າ on-resistance ມີຂະຫນາດນ້ອຍແລະງ່າຍທີ່ຈະຜະລິດ. ດັ່ງນັ້ນ, NMOS ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ໃນການສະຫຼັບການສະຫນອງພະລັງງານແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກການຂັບ motor. ໃນການແນະນໍາຕໍ່ໄປນີ້, NMOS ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້.

ມີຄວາມຈຸຂອງແມ່ກາຝາກລະຫວ່າງສາມເຂັມຂອງ MOSFET. ນີ້ບໍ່ແມ່ນສິ່ງທີ່ພວກເຮົາຕ້ອງການ, ແຕ່ເກີດມາຈາກຂໍ້ຈໍາກັດຂອງຂະບວນການຜະລິດ. ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວຂອງ capacitance parasitic ເຮັດໃຫ້ມັນມີບັນຫາຫຼາຍໃນເວລາທີ່ການອອກແບບຫຼືເລືອກວົງຈອນຂັບ, ແຕ່ບໍ່ມີວິທີທີ່ຈະຫຼີກເວັ້ນ. ພວກເຮົາຈະແນະນໍາມັນໃນລາຍລະອຽດຕໍ່ມາ.

ມີ diode parasitic ລະຫວ່າງທໍ່ລະບາຍນ້ໍາແລະແຫຼ່ງ. ນີ້ເອີ້ນວ່າ diode ຮ່າງກາຍ. diode ນີ້ມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍໃນເວລາທີ່ຂັບລົດການໂຫຼດ inductive (ເຊັ່ນ: motors). ໂດຍວິທີທາງການ, diode ຂອງຮ່າງກາຍມີພຽງແຕ່ຢູ່ໃນ MOSFET ດຽວແລະປົກກະຕິແລ້ວບໍ່ພົບຢູ່ໃນຊິບວົງຈອນປະສົມປະສານ.

 

2. ລັກສະນະການປະຕິບັດຂອງ MOSFET

ການດໍາເນີນການຫມາຍເຖິງການທໍາຫນ້າທີ່ເປັນສະຫຼັບ, ເຊິ່ງເທົ່າກັບສະຫຼັບປິດ.

ຄຸນລັກສະນະຂອງ NMOS ແມ່ນວ່າມັນຈະເປີດເມື່ອ Vgs ຫຼາຍກວ່າຄ່າທີ່ແນ່ນອນ. ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນເວລາທີ່ແຫຼ່ງແມ່ນຮາກຖານ (ຂັບຕ່ໍາສຸດ), ຕາບໃດທີ່ແຮງດັນປະຕູໄດ້ເຖິງ 4V ຫຼື 10V.

ຄຸນລັກສະນະຂອງ PMOS ແມ່ນວ່າມັນຈະເປີດເມື່ອ Vgs ຫນ້ອຍກວ່າຄ່າທີ່ແນ່ນອນ, ເຊິ່ງເຫມາະສົມກັບສະຖານະການທີ່ແຫຼ່ງເຊື່ອມຕໍ່ VCC (ໄດທີ່ມີລະດັບສູງ). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເຖິງແມ່ນວ່າPMOSສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ງ່າຍເປັນໄດເວີລະດັບສູງ, NMOS ມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້ໃນໄດເວີຊັ້ນສູງເນື່ອງຈາກການຕໍ່ຕ້ານຂະຫນາດໃຫຍ່, ລາຄາສູງ, ແລະປະເພດການທົດແທນຈໍານວນຫນ້ອຍ.

 

3. ການສູນເສຍທໍ່ສະຫຼັບ MOS

ບໍ່ວ່າຈະເປັນ NMOS ຫຼື PMOS, ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ຫຼັງຈາກເປີດ, ດັ່ງນັ້ນກະແສໄຟຟ້າຈະບໍລິໂພກພະລັງງານຕໍ່ການຕໍ່ຕ້ານນີ້. ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງພະລັງງານທີ່ບໍລິໂພກນີ້ເອີ້ນວ່າການສູນເສຍ conduction. ການເລືອກ MOSFET ທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານເລັກນ້ອຍຈະຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍການນໍາ. ການຕໍ່ຕ້ານ MOSFET ທີ່ມີພະລັງງານຕ່ໍາໃນມື້ນີ້ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນປະມານສິບ milliohms, ແລະຍັງມີຫຼາຍ milliohms.

ເມື່ອ MOSFET ເປີດແລະປິດ, ມັນຈະຕ້ອງບໍ່ສໍາເລັດທັນທີ. ແຮງດັນໄຟຟ້າໃນທົ່ວ MOS ມີຂະບວນການຫຼຸດລົງ, ແລະກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼອອກມີຂະບວນການເພີ່ມຂຶ້ນ. ໃນໄລຍະນີ້, ສMOSFETການສູນເສຍແມ່ນຜະລິດຕະພັນຂອງແຮງດັນແລະປະຈຸບັນ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າການສູນເສຍສະຫຼັບ. ປົກກະຕິແລ້ວການສູນເສຍການປ່ຽນແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າການສູນເສຍການດໍາເນີນການ, ແລະຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບໄວຂຶ້ນ, ການສູນເສຍຫຼາຍກວ່າເກົ່າ.

ຜະລິດຕະພັນຂອງແຮງດັນແລະປະຈຸບັນໃນປະຈຸບັນຂອງການດໍາເນີນການແມ່ນມີຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການສູນເສຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ການຫຍໍ້ເວລາປ່ຽນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍໃນລະຫວ່າງການດໍາເນີນການແຕ່ລະຄົນ; ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນສະວິດຕໍ່ຫນ່ວຍເວລາ. ວິທີການທັງສອງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍສະຫຼັບ.

ຮູບແບບຄື້ນເມື່ອ MOSFET ເປີດ. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າຜະລິດຕະພັນຂອງແຮງດັນແລະປະຈຸບັນຂອງ conduction ແມ່ນຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍ, ແລະການສູນເສຍທີ່ເກີດຈາກນັ້ນກໍ່ມີຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍ. ການຫຼຸດຜ່ອນເວລາສະຫຼັບສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍໃນລະຫວ່າງການດໍາເນີນການແຕ່ລະຄົນ; ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນສະວິດຕໍ່ຫນ່ວຍເວລາ. ວິທີການທັງສອງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍສະຫຼັບ.

 

4. ຄົນຂັບ MOSFET

ເມື່ອປຽບທຽບກັບ transistors bipolar, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວມັນເຊື່ອວ່າບໍ່ມີກະແສໄຟຟ້າທີ່ຈະເປີດ MOSFET, ຕາບໃດທີ່ແຮງດັນຂອງ GS ແມ່ນສູງກວ່າຄ່າທີ່ແນ່ນອນ. ນີ້ແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະເຮັດ, ແຕ່ພວກເຮົາຍັງຕ້ອງການຄວາມໄວ.

ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ໃນໂຄງສ້າງຂອງ MOSFET ວ່າມີ capacitance parasitic ລະຫວ່າງ GS ແລະ GD, ແລະການຂັບລົດຂອງ MOSFET ຕົວຈິງແລ້ວແມ່ນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະການໄຫຼຂອງ capacitor. ການສາກໄຟ capacitor ຕ້ອງການກະແສໄຟຟ້າ, ເນື່ອງຈາກວ່າ capacitor ສາມາດຖືໄດ້ວ່າເປັນວົງຈອນສັ້ນໃນຂະນະຂອງການສາກໄຟ, ດັ່ງນັ້ນກະແສໄຟຟ້າທັນທີຈະມີຂະຫນາດໃຫຍ່ຂ້ອນຂ້າງ. ສິ່ງທໍາອິດທີ່ຄວນເອົາໃຈໃສ່ໃນເວລາເລືອກ / ອອກແບບໄດເວີ MOSFET ແມ່ນປະລິມານຂອງກະແສໄຟຟ້າວົງຈອນສັ້ນທັນທີທີ່ມັນສາມາດສະຫນອງໄດ້. ​

ສິ່ງທີສອງທີ່ຄວນສັງເກດແມ່ນວ່າ NMOS, ທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປສໍາລັບການຂັບລົດລະດັບສູງ, ຕ້ອງການແຮງດັນປະຕູໃຫ້ສູງກວ່າແຮງດັນຂອງແຫຼ່ງໃນເວລາທີ່ເປີດ. ເມື່ອເປີດ MOSFET ທີ່ມີແຮງດັນສູງ, ແຮງດັນຂອງແຫຼ່ງແມ່ນຄືກັນກັບແຮງດັນໄຟຟ້າ (VCC), ດັ່ງນັ້ນແຮງດັນປະຕູແມ່ນ 4V ຫຼື 10V ຫຼາຍກວ່າ VCC ໃນເວລານີ້. ຖ້າທ່ານຕ້ອງການທີ່ຈະໄດ້ຮັບແຮງດັນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ VCC ໃນລະບົບດຽວກັນ, ທ່ານຈໍາເປັນຕ້ອງມີວົງຈອນເສີມພິເສດ. ຜູ້ຂັບຂີ່ມໍເຕີຫຼາຍຄົນມີປັ໊ມເກັບຄ່າປະສົມປະສານ. ຄວນສັງເກດວ່າຄວນເລືອກ capacitor ພາຍນອກທີ່ເຫມາະສົມເພື່ອໃຫ້ໄດ້ກະແສໄຟຟ້າສັ້ນພຽງພໍເພື່ອຂັບ MOSFET.

 

4V ຫຼື 10V ທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງແມ່ນແຮງດັນເປີດຂອງ MOSFETs ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປ, ແລະແນ່ນອນວ່າຂອບທີ່ແນ່ນອນຕ້ອງໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດໃນລະຫວ່າງການອອກແບບ. ແລະແຮງດັນທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຄວາມໄວຂອງ conduction ໄວຂຶ້ນແລະຄວາມຕ້ານທານຂອງ conduction ນ້ອຍກວ່າ. ໃນປັດຈຸບັນມີ MOSFETs ທີ່ມີແຮງດັນໄຟຟ້າຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າທີ່ໃຊ້ໃນຂົງເຂດຕ່າງໆ, ແຕ່ໃນລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກຂອງລົດຍົນ 12V, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວການດໍາເນີນການ 4V ແມ່ນພຽງພໍ.

 

ສໍາລັບວົງຈອນໄດເວີ MOSFET ແລະການສູນເສຍຂອງມັນ, ກະລຸນາອ້າງອີງເຖິງ AN799 ຂອງ Microchip ທີ່ຈັບຄູ່ໄດເວີ MOSFET ກັບ MOSFETs. ມັນລະອຽດຫຼາຍ, ສະນັ້ນຂ້ອຍຈະບໍ່ຂຽນເພີ່ມເຕີມ.

 

ຜະລິດຕະພັນຂອງແຮງດັນແລະປະຈຸບັນໃນປະຈຸບັນຂອງການດໍາເນີນການແມ່ນມີຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການສູນເສຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ການຫຼຸດຜ່ອນເວລາສະຫຼັບສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍໃນລະຫວ່າງການດໍາເນີນການແຕ່ລະຄົນ; ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນສະວິດຕໍ່ຫນ່ວຍເວລາ. ວິທີການທັງສອງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍສະຫຼັບ.

MOSFET ແມ່ນປະເພດຂອງ FET (ອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນ JFET). ມັນ​ສາ​ມາດ​ເຮັດ​ໄດ້​ເຂົ້າ​ໄປ​ໃນ​ຮູບ​ແບບ​ການ​ປັບ​ປຸງ​ຫຼື​ຮູບ​ແບບ​ການ​ຫຼຸດ​ລົງ​, P​-channel ຫຼື N​-channel​, ຈໍາ​ນວນ​ທັງ​ຫມົດ 4 ປະ​ເພດ​. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີພຽງແຕ່ການເພີ່ມປະສິດທິພາບ N-channel MOSFET ເທົ່ານັ້ນທີ່ໃຊ້ຕົວຈິງ. ແລະການປັບປຸງປະເພດ P-channel MOSFET, ດັ່ງນັ້ນ NMOS ຫຼື PMOS ມັກຈະຫມາຍເຖິງສອງປະເພດນີ້.

 

5. ວົງຈອນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ MOSFET?

ລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນຂອງ MOSFET ແມ່ນລັກສະນະການສະຫຼັບທີ່ດີຂອງມັນ, ດັ່ງນັ້ນມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນວົງຈອນທີ່ຕ້ອງການສະຫຼັບເອເລັກໂຕຣນິກ, ເຊັ່ນການສະຫຼັບການສະຫນອງພະລັງງານແລະ motor drives, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການເຮັດໃຫ້ມີແສງ dimming.

 

ຄົນຂັບ MOSFET ມື້ນີ້ມີຄວາມຕ້ອງການພິເສດຫຼາຍຢ່າງ:

1. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແຮງດັນຕ່ໍາ

ໃນເວລາທີ່ການນໍາໃຊ້ການສະຫນອງພະລັງງານ 5V, ຖ້າຫາກວ່າໂຄງສ້າງເສົາ totem ແບບດັ້ງເດີມຖືກນໍາໃຊ້ໃນເວລານີ້, ນັບຕັ້ງແຕ່ transistor ຈະມີແຮງດັນຫຼຸດລົງປະມານ 0.7V, ແຮງດັນສຸດທ້າຍທີ່ໃຊ້ກັບປະຕູຮົ້ວແມ່ນພຽງແຕ່ 4.3V. ໃນເວລານີ້, ພວກເຮົາເລືອກເອົາພະລັງງານປະຕູນາມ

ມີຄວາມສ່ຽງທີ່ແນ່ນອນໃນເວລາທີ່ໃຊ້ MOSFET 4.5V. ບັນຫາດຽວກັນຍັງເກີດຂື້ນໃນເວລາທີ່ໃຊ້ 3V ຫຼືອຸປະກອນອື່ນໆທີ່ມີແຮງດັນຕ່ໍາ.

2. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແຮງດັນກ້ວາງ

ແຮງດັນຂາເຂົ້າບໍ່ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່, ມັນຈະປ່ຽນແປງຕາມເວລາ ຫຼືປັດໃຈອື່ນໆ. ການປ່ຽນແປງນີ້ເຮັດໃຫ້ແຮງດັນການຂັບຂີ່ທີ່ສະຫນອງໂດຍວົງຈອນ PWM ກັບ MOSFET ບໍ່ຄົງທີ່.

ເພື່ອເຮັດໃຫ້ MOSFETs ປອດໄພພາຍໃຕ້ແຮງດັນປະຕູສູງ, MOSFET ຈໍານວນຫຼາຍມີຕົວຄວບຄຸມແຮງດັນໄຟຟ້າໃນຕົວເພື່ອຈໍາກັດຄວາມກວ້າງຂອງແຮງດັນຂອງປະຕູ. ໃນກໍລະນີນີ້, ເມື່ອແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ສະຫນອງໃຫ້ເກີນແຮງດັນຂອງທໍ່ຄວບຄຸມແຮງດັນ, ມັນຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການບໍລິໂພກພະລັງງານສະຖິດຂະຫນາດໃຫຍ່.

ໃນເວລາດຽວກັນ, ຖ້າທ່ານພຽງແຕ່ໃຊ້ຫຼັກການຂອງການແບ່ງແຮງດັນຂອງຕົວຕ້ານທານເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນແຮງດັນປະຕູ, MOSFET ຈະເຮັດວຽກໄດ້ດີເມື່ອແຮງດັນຂາເຂົ້າຂ້ອນຂ້າງສູງ, ແຕ່ເມື່ອແຮງດັນຂາເຂົ້າຫຼຸດລົງ, ແຮງດັນປະຕູຈະບໍ່ພຽງພໍ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດ. ການດໍາເນີນການບໍ່ຄົບຖ້ວນ, ດັ່ງນັ້ນການບໍລິໂພກພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ.

3. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແຮງດັນສອງ

ໃນບາງວົງຈອນຄວບຄຸມ, ສ່ວນເຫດຜົນໃຊ້ແຮງດັນດິຈິຕອນ 5V ຫຼື 3.3V, ໃນຂະນະທີ່ພາກສ່ວນພະລັງງານໃຊ້ແຮງດັນຂອງ 12V ຫຼືສູງກວ່າ. ທັງສອງແຮງດັນແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບພື້ນທີ່ທົ່ວໄປ.

ນີ້ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຕ້ອງການທີ່ຈະນໍາໃຊ້ວົງຈອນເພື່ອໃຫ້ດ້ານແຮງດັນຕ່ໍາສາມາດຄວບຄຸມ MOSFET ດ້ານແຮງດັນສູງໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ໃນເວລາດຽວກັນ, MOSFET ໃນດ້ານແຮງດັນສູງຍັງຈະປະເຊີນກັບບັນຫາທີ່ໄດ້ກ່າວມາໃນ 1 ແລະ 2.

ໃນສາມກໍລະນີນີ້, ໂຄງສ້າງເສົາຂອງ totem ບໍ່ສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຜົນຜະລິດໄດ້, ແລະ IC ໄດເວີ MOSFET ທີ່ບໍ່ມີບ່ອນວາງວາງຈໍານວນຫຼາຍເບິ່ງຄືວ່າບໍ່ປະກອບມີໂຄງສ້າງຈໍາກັດແຮງດັນປະຕູ.

 

ດັ່ງນັ້ນຂ້າພະເຈົ້າໄດ້ອອກແບບວົງຈອນທີ່ຂ້ອນຂ້າງທົ່ວໄປເພື່ອຕອບສະຫນອງສາມຄວາມຕ້ອງການເຫຼົ່ານີ້.

​

ວົງຈອນໄດເວີສໍາລັບ NMOS

ທີ່ນີ້ຂ້ອຍຈະເຮັດການວິເຄາະງ່າຍໆຂອງວົງຈອນໄດເວີ NMOS:

Vl ແລະ Vh ແມ່ນການສະຫນອງພະລັງງານຕ່ໍາສຸດແລະສູງຕາມລໍາດັບ. ສອງແຮງດັນສາມາດຄືກັນ, ແຕ່ Vl ບໍ່ຄວນເກີນ Vh.

Q1 ແລະ Q2 ປະກອບເປັນເສົາ totem inverted ເພື່ອບັນລຸຄວາມໂດດດ່ຽວໃນຂະນະທີ່ຮັບປະກັນວ່າສອງທໍ່ໄດເວີ Q3 ແລະ Q4 ບໍ່ເປີດໃນເວລາດຽວກັນ.

R2 ແລະ R3 ສະຫນອງການອ້າງອິງແຮງດັນ PWM. ໂດຍການປ່ຽນແປງການອ້າງອິງນີ້, ວົງຈອນສາມາດດໍາເນີນການໄດ້ໃນຕໍາແຫນ່ງທີ່ຮູບຄື່ນສັນຍານ PWM ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຊັນ.

Q3 ແລະ Q4 ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສະຫນອງການຂັບໃນປະຈຸບັນ. ເມື່ອເປີດ, Q3 ແລະ Q4 ພຽງແຕ່ມີການຫຼຸດລົງແຮງດັນຕໍ່າສຸດຂອງ Vce ທຽບກັບ Vh ແລະ GND. ການຫຼຸດລົງແຮງດັນນີ້ແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວພຽງແຕ່ປະມານ 0.3V, ເຊິ່ງຕ່ໍາກວ່າ Vce ຂອງ 0.7V ຫຼາຍ.

R5 ແລະ R6 ແມ່ນຕົວຕ້ານທານຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນ, ໃຊ້ເພື່ອຕົວຢ່າງແຮງດັນປະຕູ. ແຮງດັນຂອງຕົວຢ່າງສ້າງການຕອບໂຕ້ທາງລົບທີ່ເຂັ້ມແຂງຕໍ່ຖານຂອງ Q1 ແລະ Q2 ຜ່ານ Q5, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຈໍາກັດແຮງດັນປະຕູໃຫ້ມີມູນຄ່າຈໍາກັດ. ຄ່ານີ້ສາມາດປັບໄດ້ຜ່ານ R5 ແລະ R6.

ສຸດທ້າຍ, R1 ສະຫນອງຂອບເຂດຈໍາກັດໃນປະຈຸບັນພື້ນຖານສໍາລັບ Q3 ແລະ Q4, ແລະ R4 ສະຫນອງຂອບເຂດຈໍາກັດໃນປະຈຸບັນຂອງປະຕູສໍາລັບ MOSFET, ເຊິ່ງເປັນຂອບເຂດຈໍາກັດຂອງ Ice ຂອງ Q3 ແລະ Q4. ຖ້າຈໍາເປັນ, ສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ capacitor ເລັ່ງຂະຫນານກັບ R4.

ວົງຈອນນີ້ສະຫນອງຄຸນນະສົມບັດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

1. ໃຊ້ແຮງດັນຕ່ໍາແລະ PWM ເພື່ອຂັບ MOSFET ດ້ານຂ້າງສູງ.

2. ໃຊ້ສັນຍານ PWM ຂະໜາດນ້ອຍເພື່ອຂັບ MOSFET ທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການແຮງດັນປະຕູສູງ.

3. ຂີດຈຳກັດສູງສຸດຂອງແຮງດັນປະຕູ

4. Input ແລະ output ຈໍາກັດໃນປະຈຸບັນ

5. ໂດຍການນໍາໃຊ້ຕົວຕ້ານທານທີ່ເຫມາະສົມ, ການບໍລິໂພກພະລັງງານຕ່ໍາຫຼາຍສາມາດບັນລຸໄດ້.

6. ສັນຍານ PWM ແມ່ນ inverted. NMOS ບໍ່ຕ້ອງການຄຸນສົມບັດນີ້ແລະສາມາດແກ້ໄຂໄດ້ໂດຍການວາງ inverter ຢູ່ທາງຫນ້າ.

ໃນເວລາທີ່ການອອກແບບອຸປະກອນເຄື່ອນທີ່ແລະຜະລິດຕະພັນໄຮ້ສາຍ, ການປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງຜະລິດຕະພັນແລະການຍືດອາຍຸຫມໍ້ໄຟແມ່ນສອງບັນຫາທີ່ຜູ້ອອກແບບຕ້ອງປະເຊີນ. ເຄື່ອງແປງ DC-DC ມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງປະສິດທິພາບສູງ, ຜົນຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່, ແລະປະຈຸບັນ quiescent ຕ່ໍາ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມຫຼາຍສໍາລັບການພະລັງງານອຸປະກອນ Portable. ໃນປັດຈຸບັນ, ທ່າອ່ຽງຕົ້ນຕໍໃນການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີການອອກແບບຕົວແປງ DC-DC ແມ່ນ: (1) ເຕັກໂນໂລຊີຄວາມຖີ່ສູງ: ເມື່ອຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບເພີ່ມຂຶ້ນ, ຂະຫນາດຂອງສະຫຼັບແປງໄດ້ຫຼຸດລົງ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຍັງເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ,. ແລະການຕອບໂຕ້ແບບເຄື່ອນໄຫວໄດ້ຖືກປັບປຸງ. . ຄວາມຖີ່ຂອງການປ່ຽນຂອງເຄື່ອງແປງ DC-DC ທີ່ມີພະລັງງານຕ່ໍາຈະເພີ່ມຂຶ້ນໃນລະດັບ megahertz. (2) ເຕັກໂນໂລຊີແຮງດັນຜົນຜະລິດຕ່ໍາ: ດ້ວຍການພັດທະນາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງເທກໂນໂລຍີການຜະລິດ semiconductor, ແຮງດັນການດໍາເນີນງານຂອງ microprocessors ແລະອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກແບບພົກພາແມ່ນຫຼຸດລົງແລະຕ່ໍາ, ເຊິ່ງຕ້ອງການຕົວແປງ DC-DC ໃນອະນາຄົດເພື່ອໃຫ້ແຮງດັນຜົນຜະລິດຕ່ໍາເພື່ອປັບຕົວເຂົ້າກັບ microprocessors. ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບໂປເຊດເຊີແລະອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກແບບພົກພາ.

ການພັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຢີເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ວາງຄວາມຕ້ອງການທີ່ສູງຂຶ້ນສໍາລັບການອອກແບບວົງຈອນຊິບພະລັງງານ. ກ່ອນອື່ນ ໝົດ, ຍ້ອນວ່າຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບສືບຕໍ່ເພີ່ມຂື້ນ, ຄວາມຕ້ອງການສູງແມ່ນຖືກຈັດໃສ່ໃນການປະຕິບັດຂອງອົງປະກອບສະຫຼັບ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ວົງຈອນຂັບອົງປະກອບສະຫຼັບທີ່ສອດຄ້ອງກັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການສະຫນອງເພື່ອຮັບປະກັນວ່າອົງປະກອບສະຫຼັບເຮັດວຽກເປັນປົກກະຕິຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ຂອງການສະຫຼັບເຖິງ MHz. ອັນທີສອງ, ສໍາລັບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກແບບພົກພາທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍຫມໍ້ໄຟ, ແຮງດັນການເຮັດວຽກຂອງວົງຈອນແມ່ນຕໍ່າ (ການເອົາແບດເຕີລີ່ lithium ເປັນຕົວຢ່າງ, ແຮງດັນທີ່ເຮັດວຽກແມ່ນ 2.5 ~ 3.6V), ດັ່ງນັ້ນ, ແຮງດັນການເຮັດວຽກຂອງຊິບພະລັງງານແມ່ນຕໍ່າ.

 

MOSFET ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່າຫຼາຍແລະບໍລິໂພກພະລັງງານຕໍ່າ. MOSFET ມັກຖືກໃຊ້ເປັນສະວິດໄຟໃນຊິບ DC-DC ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງທີ່ເປັນທີ່ນິຍົມໃນປັດຈຸບັນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກຄວາມຈຸຂອງແມ່ກາຝາກຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ MOSFET, ຄວາມອາດສາມາດຂອງປະຕູຮົ້ວຂອງທໍ່ສະຫຼັບ NMOS ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນສູງເຖິງສິບຂອງ picofarads. ນີ້ເຮັດໃຫ້ຄວາມຕ້ອງການທີ່ສູງຂຶ້ນສໍາລັບການອອກແບບຂອງຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນການສູງ DC-DC converter switching tube drive circuit.

ໃນການອອກແບບ ULSI ແຮງດັນຕ່ໍາ, ມີຄວາມຫລາກຫລາຍຂອງວົງຈອນຕາມເຫດຜົນ CMOS ແລະ BiCMOS ໂດຍໃຊ້ໂຄງສ້າງ bootstrap boost ແລະວົງຈອນຂັບເປັນການໂຫຼດ capacitive ຂະຫນາດໃຫຍ່. ວົງຈອນເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ຕາມປົກກະຕິໂດຍມີແຮງດັນການສະຫນອງພະລັງງານຕ່ໍາກວ່າ 1V, ແລະສາມາດປະຕິບັດງານໄດ້ໃນຄວາມຖີ່ຂອງສິບ megahertz ຫຼືແມ້ກະທັ້ງຫຼາຍຮ້ອຍ megahertz ທີ່ມີຄວາມສາມາດໃນການໂຫຼດຂອງ 1 ຫາ 2pF. ບົດຄວາມນີ້ໃຊ້ວົງຈອນ bootstrap boost ເພື່ອອອກແບບວົງຈອນໄດທີ່ມີຄວາມສາມາດໃນການໂຫຼດຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງໄດທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບແຮງດັນຕ່ໍາ, ສູງ switching frequency boost DC-DC converters. ວົງຈອນໄດ້ຖືກອອກແບບໂດຍອີງໃສ່ຂະບວນການ Samsung AHP615 BiCMOS ແລະກວດສອບໂດຍການຈໍາລອງ Hspice. ເມື່ອແຮງດັນການສະຫນອງແມ່ນ 1.5V ແລະຄວາມຈຸຂອງການໂຫຼດແມ່ນ 60pF, ຄວາມຖີ່ຂອງການດໍາເນີນງານສາມາດບັນລຸຫຼາຍກ່ວາ 5MHz.

​

MOSFET ລັກສະນະສະຫຼັບ

​

1. ລັກສະນະຄົງທີ່

ໃນຖານະເປັນອົງປະກອບສະຫຼັບ, MOSFET ຍັງເຮັດວຽກຢູ່ໃນສອງລັດ: ປິດຫຼືເປີດ. ເນື່ອງຈາກ MOSFET ເປັນອົງປະກອບຄວບຄຸມແຮງດັນ, ສະພາບການເຮັດວຽກຂອງມັນແມ່ນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຖືກກໍານົດໂດຍ gate-source voltage uGS.

 

ລັກສະນະການເຮັດວຽກມີດັ່ງນີ້:

※ uGS＜ແຮງດັນໄຟຟ້າເປີດ UT: MOSFET ເຮັດວຽກຢູ່ໃນພື້ນທີ່ຕັດ, iDS ແຫຼ່ງກະແສໄຟຟ້າໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ 0, ແຮງດັນຜົນຜະລິດ uDS≈UDD, ແລະ MOSFET ຢູ່ໃນສະຖານະ "ປິດ".

※ uGS>ແຮງດັນໄຟເປີດ UT: MOSFET ເຮັດວຽກຢູ່ໃນພາກພື້ນ conduction, drain-source current iDS=UDD/(RD+rDS). ໃນບັນດາພວກເຂົາ, rDS ແມ່ນການຕໍ່ຕ້ານແຫຼ່ງນ້ໍາໃນເວລາທີ່ MOSFET ເປີດ. ແຮງດັນຂາອອກ UDS=UDD?rDS/(RD+rDS), ຖ້າ rDS＜＜RD, uDS≈0V, MOSFET ຢູ່ໃນສະຖານະ "ເປີດ".

2. ລັກສະນະແບບເຄື່ອນໄຫວ

MOSFET ຍັງມີຂະບວນການຫັນປ່ຽນໃນເວລາທີ່ສະຫຼັບລະຫວ່າງລັດເປີດແລະປິດ, ແຕ່ລັກສະນະການເຄື່ອນໄຫວຂອງມັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂຶ້ນກັບເວລາທີ່ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ສາກໄຟແລະປ່ອຍຄວາມອາດສາມາດຂອງວົງຈອນ, ແລະການສະສົມຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະການໄຫຼໃນເວລາທີ່ທໍ່ຕົວມັນເອງເປີດແລະປິດ. ເວລາການກະຈາຍແມ່ນນ້ອຍຫຼາຍ.

ເມື່ອແຮງດັນ input ui ປ່ຽນແປງຈາກສູງໄປຫາຕ່ໍາແລະ MOSFET ປ່ຽນຈາກສະຖານະເປີດໄປສູ່ສະຖານະປິດ, ການສະຫນອງພະລັງງານ UDD ຈະຄິດຄ່າ CL stray capacitance ຜ່ານ RD, ແລະເວລາສາກໄຟຄົງທີ່ τ1=RDCL. ດັ່ງນັ້ນ, ແຮງດັນຜົນຜະລິດ uo ຈໍາເປັນຕ້ອງໄປໂດຍຜ່ານການຊັກຊ້າທີ່ແນ່ນອນກ່ອນທີ່ຈະປ່ຽນຈາກລະດັບຕ່ໍາໄປສູ່ລະດັບສູງ; ໃນເວລາທີ່ແຮງດັນ input ui ປ່ຽນຈາກຕ່ໍາຫາສູງແລະ MOSFET ປ່ຽນຈາກລັດ off ໄປສູ່ສະຖານະ on, ຄ່າບໍລິການໃນ stray capacitance CL ຜ່ານ rDS Discharge ເກີດຂຶ້ນກັບເວລາໄຫຼຄົງທີ່τ2≈rDSCL. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າແຮງດັນຜົນຜະລິດ Uo ຍັງຕ້ອງການຄວາມລ່າຊ້າທີ່ແນ່ນອນກ່ອນທີ່ມັນຈະປ່ຽນໄປສູ່ລະດັບຕ່ໍາ. ແຕ່ເນື່ອງຈາກວ່າ rDS ມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ RD ຫຼາຍ, ເວລາປ່ຽນຈາກການຕັດໄປສູ່ການດໍາເນີນການແມ່ນສັ້ນກວ່າເວລາການແປງຈາກການນໍາໄປສູ່ການຕັດ.

ເນື່ອງຈາກຄວາມຕ້ານທານຂອງແຫຼ່ງ drain-source rDS ຂອງ MOSFET ເມື່ອເປີດແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າຄວາມຕ້ານທານການອີ່ມຕົວ rCES ຂອງ transistor, ແລະການຕໍ່ຕ້ານການລະບາຍນ້ໍາພາຍນອກ RD ຍັງມີຂະຫນາດໃຫຍ່ກວ່າຄວາມຕ້ານທານຂອງຕົວເກັບລວບລວມ RC ຂອງ transistor, ເວລາສາກໄຟແລະການໄຫຼອອກ. ຂອງ MOSFET ແມ່ນຍາວກວ່າ, ເຮັດໃຫ້ MOSFET ຄວາມໄວສະຫຼັບແມ່ນຕ່ໍາກວ່າຂອງ transistor. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນວົງຈອນ CMOS, ເນື່ອງຈາກວ່າວົງຈອນການສາກໄຟແລະວົງຈອນ discharge ເປັນທັງສອງວົງຈອນຄວາມຕ້ານທານຕ່ໍາ, ຂະບວນການສາກໄຟແລະ discharge ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງໄວ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີຄວາມໄວສະຫຼັບສູງສໍາລັບວົງຈອນ CMOS.