Kaapuni Keaukaha MOSFET Pūʻolo Nui

ʻO ka mea mua, ke ʻano MOSFET a me ke ʻano,MOSFEThe FET (ʻo JFET kekahi), hiki ke hana ʻia i ke ʻano hoʻonui a hoʻopau paha, P-channel a i ʻole N-channel ka huina o ʻehā mau ʻano, akā ʻo ka noi maoli o nā MOSFET N-channel i hoʻonui ʻia a me nā MOSFET P-channel i hoʻonui ʻia, no laila ʻO ka NMOS a i ʻole PMOS e pili ana i kēia mau ʻano ʻelua. No kēia mau ʻano ʻelua o ka MOSFET i hoʻonui ʻia, ʻo ka NMOS ka mea maʻamau, ʻo ke kumu he liʻiliʻi ka on-resistance, a maʻalahi hoʻi e hana. No laila, hoʻohana pinepine ʻia ʻo NMOS i ka hoʻololi ʻana i ka lako mana a me nā noi kaʻa kaʻa.

Ma ka hoʻolauna aʻe nei, ʻo ka hapa nui o nā hihia i hoʻomalu ʻia e NMOS. Aia ka capacitance parasitic ma waena o nā pine ʻekolu o ka MOSFET, kahi hiʻohiʻona ʻaʻole pono akā e kū mai ma muli o nā palena o ka hana hana. ʻO ka loaʻa ʻana o ka capacitance parasitic he mea paʻakikī ke hoʻolālā a koho paha i kahi kaʻa kaʻa. Aia kahi diode parasitic ma waena o ke kahawai a me ke kumu. Kapa ʻia kēia ʻo ke kino diode a he mea nui ia i ka hoʻokele ʻana i nā hawewe inductive e like me nā kaʻa. Ma ke ala, aia wale ka diode kino i nā MOSFET pākahi a ʻaʻole maʻamau i loko o kahi chip IC.

 

MOSFETke hoʻololi ʻana o ka paipu pohō, inā he NMOS a i ʻole PMOS, ma hope o ka hoʻokele ʻana o ke kū kūʻē, i mea e pau ai ka ikehu o kēia manawa i kēia kūʻē ʻana, ua kapa ʻia kēia ʻāpana o ka ikehu hoʻopau. ʻO ke koho ʻana i nā MOSFET me ka haʻahaʻa haʻahaʻa e hōʻemi i ka poho ma luna. I kēia mau lā, ʻo ke kūʻē ʻana o nā MOSFET haʻahaʻa haʻahaʻa ma kahi o ʻumi miliona, a loaʻa pū kekahi mau miliohms. nā wēlau ʻelua o ka MOSFET, a aia kahi hana e hoʻonui ai i ke kahe e kahe ana ma loko o ia manawa. ʻO ka maʻamau, ʻoi aku ka nui o ka nalowale o ka hoʻololi ʻana ma mua o ka nalo conduction, a ʻoi aku ka wikiwiki o ke alapine hoʻololi, ʻoi aku ka nui o ka poho. ʻO ka huahana o ka volta a me ke au i ka manawa o ka conduction he nui loa, e hopena i nā poho nui. ʻO ka hoʻopōkole ʻana i ka manawa hoʻololi e hōʻemi ana i ka nalowale i kēlā me kēia hoʻokele; ʻo ka hōʻemi ʻana i ke alapine hoʻololi e hōʻemi i ka helu o nā hoʻololi i kēlā me kēia manawa. ʻO kēia mau ala ʻelua e hōʻemi i nā poho hoʻololi.

Ke hoʻohālikelike ʻia me nā transistors bipolar, ua manaʻo nui ʻia ʻaʻole koi ʻia ke au e hana i ka aMOSFEThana, ʻoiai ʻoi aku ka nui o ka volta GS ma luna o kekahi waiwai. He mea maʻalahi kēia, akā naʻe, pono mākou i ka wikiwiki. E like me kāu e ʻike ai i ke ʻano o ka MOSFET, aia kahi capacitance parasitic ma waena o GS, GD, a me ka hoʻokele ʻana o ka MOSFET, ʻo ia hoʻi, ka hoʻopiʻi ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana i ka capacitance. ʻO ka hoʻopaʻa ʻana i ka capacitor e koi i kahi au, no ka mea, hiki ke ʻike ʻia ke kau ʻana i ka capacitor i kahi pōkole pōkole, no laila e ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka manawa koke. ʻO ka mea mua e nānā i ke koho ʻana a hoʻolālā ʻana i kahi mea hoʻokele MOSFET ʻo ia ka nui o ka manawa pōkole pōkole hiki ke hāʻawi ʻia.

ʻO ka lua o ka mea e hoʻomaopopo ai, ʻo ia ka mea maʻamau i hoʻohana ʻia i ka NMOS kiʻekiʻe kiʻekiʻe, ʻoi aku ka nui o ka volta puka ma ka manawa ma mua o ka volta kumu. ʻO ka MOSFET kaʻa kiʻekiʻe ma ka volta kumu a me ka volta hoʻoheheʻe (VCC) like, no laila, ʻoi aku ka nui o ka volta puka ma mua o ka VCC 4V a i ʻole 10V. inā i loko o ka ʻōnaehana hoʻokahi, e kiʻi i ka volta nui aʻe ma mua o ka VCC, pono mākou e hoʻomaʻamaʻa i ke kaapuni hoʻoikaika. He nui nā mea hoʻokele kaʻa i hoʻohui i nā pamu, pono e hoʻomaopopo pono ʻoe e koho i ka capacitance waho kūpono e loaʻa ai ka manawa pōkole pōkole e hoʻokele i ka MOSFET. ʻO 4V a i ʻole 10V ka MOSFET maʻamau i hoʻohana ʻia ma ka volta, ka hoʻolālā o ka papa, pono ʻoe e loaʻa i kahi palena. ʻO ke kiʻekiʻe o ka volta, ʻoi aku ka wikiwiki o ka wikiwiki ma ka mokuʻāina a ʻoi aku ka haʻahaʻa o ke kūpaʻa ma ka mokuʻāina. I kēia manawa, aia nā MOSFET liʻiliʻi liʻiliʻi ma ka moku'āina i hoʻohana ʻia ma nā kahua like ʻole, akā i ka ʻōnaehana uila uila 12V, maʻamau ʻo 4V ma ka mokuʻāina ua lawa. pono no nā kaapuni hoʻololi uila, e like me ka hoʻololi ʻana i ka lako mana a me ke kaʻa kaʻa, akā ʻo ka hoʻomālamalama ʻana hoʻi. 'O ke 'ano o ka hana 'ana ma ke 'ano he kuapo, ua like ia me ka pani pani. NMOS hi'ohi'ona, Vgs 'oi a'e ma mua o kekahi waiwai e alaka'i, kūpono no ka ho'ohana 'ana i ka hihia ke ho'okumu 'ia ke kumu (low-end drive), e like me ka lō'ihi o ka puka. Volta o 4V a i ʻole 10V.PMOS hiʻohiʻona, Vgs emi ma mua o kekahi waiwai e alakaʻi, kūpono no ka hoʻohana 'ana i ka hihia i ka wā e pili ana i ke kumu i ka VCC (high-end drive). Eia nō naʻe, ʻoiai hiki ke hoʻohana maʻalahi ʻia ʻo PMOS ma ke ʻano he mea hoʻokele kiʻekiʻe, hoʻohana mau ʻia ʻo NMOS i nā mea hoʻokele kiʻekiʻe ma muli o ke kūʻē nui, ke kumu kūʻai kiʻekiʻe, a me nā ʻano hoʻololi liʻiliʻi.

I kēia manawa, hoʻohana ka MOSFET i nā noi haʻahaʻa haʻahaʻa, i ka wā e hoʻohana ai i ka mana mana 5V, i kēia manawa inā ʻoe e hoʻohana i ke ʻano kuʻuna totem pole, ma muli o ka transistor e pili ana i ka 0.7V voltage hāʻule, e hopena i ka hopena maoli i hoʻohui ʻia i ka puka ma ka ʻO 4.3 V wale nō ka voltage. I kēia manawa, koho mākou i ka volta puka nominal o 4.5V o ka MOSFET ma ke ʻano o kekahi mau pilikia. Loaʻa ka pilikia like ma ka hoʻohana ʻana i ka 3V a i ʻole nā ​​manawa hāʻawi mana haʻahaʻa haʻahaʻa. Hoʻohana ʻia ka lua uila ma kekahi mau kaʻa kaʻa kaʻa kahi e hoʻohana ai ka ʻāpana logic i ka 5V a i ʻole 3.3V uila uila a hoʻohana ka ʻāpana mana i ka 12V a i ʻole ke kiʻekiʻe. Hoʻohui ʻia nā volta ʻelua me ka hoʻohana ʻana i kahi kahua maʻamau. Hoʻokomo kēia i kahi koi e hoʻohana i kahi kaapuni e hiki ai i ka ʻaoʻao haʻahaʻa haʻahaʻa ke hoʻomalu pono i ka MOSFET ma ka ʻaoʻao voltage kiʻekiʻe, ʻoiai ʻo ka MOSFET ma ka ʻaoʻao uila kiʻekiʻe e kū i nā pilikia like i ʻōlelo ʻia ma 1 a me 2. Ma nā hihia ʻekolu, ʻo ka ʻAʻole hiki i ka totem pole ke hoʻokō i nā koi hoʻopuka, a ʻaʻole ʻike ʻia ka nui o nā IC hoʻokele MOSFET ma waho o ka papa i ka hoʻokomo ʻana i kahi kūkulu palena palena. ʻAʻole waiwai paʻa ka volta hoʻokomo, ʻokoʻa ia me ka manawa a i ʻole nā ​​​​mea ʻē aʻe. ʻO kēia ʻano hoʻololi ke kumu i paʻa ʻole ai ka volta drive i hāʻawi ʻia i ka MOSFET e ka kaapuni PWM. I mea e palekana ai ka MOSFET mai nā puka uila kiʻekiʻe, nui nā MOSFET i kūkulu i nā mea hoʻoponopono uila e hoʻopaʻa ikaika i ka amplitude o ka voltage puka.

 

I kēia hihia, i ka wā i ʻoi aku ka nui o ka uila uila i hāʻawi ʻia ma mua o ka volta o ka mea hoʻoponopono, e hana ia i ka hoʻohana ʻana i ka mana static nui. kiʻekiʻe ka uila hoʻokomo, hana maikaʻi ka MOSFET, ʻoiai e hoʻemi ʻia ka uila komo i ka wā ʻaʻole lawa ka uila o ka puka e hiki ai ke hoʻokō pono ʻole, no laila e hoʻonui ai i ka hoʻohana mana.

ʻO ke kaapuni maʻamau maʻamau ma aneʻi wale nō no ka kaapuni kaʻa NMOS e hana i kahi kānana maʻalahi: ʻo Vl a me Vh ka mana haʻahaʻa haʻahaʻa a me ka mana kiʻekiʻe, hiki ke like nā volta ʻelua, akā ʻaʻole pono ʻo Vl ma mua o Vh. Hoʻokumu ʻo Q1 a me Q2 i pole totem inverted, i hoʻohana ʻia no ka hoʻokō ʻana i ka hoʻokaʻawale ʻana, a i ka manawa like e hōʻoia i ka ʻole o nā paipu hoʻokele ʻelua Q3 a me Q4 i ka manawa like. Hāʻawi ʻo R2 a me R3 i ka PWM voltage reference, a ma ka hoʻololi ʻana i kēia kuhikuhi, hiki iā ʻoe ke hana maikaʻi i ke kaapuni, a ʻaʻole lawa ka volta o ka puka e hoʻokō ai i ka hoʻokō pono ʻana, pēlā e hoʻonui ai i ka hoʻohana mana. Hāʻawi ʻo R2 a me R3 i ka PWM voltage reference, ma ka hoʻololi ʻana i kēia kuhikuhi, hiki iā ʻoe ke hoʻokuʻu i ka hana kaapuni ma ka PWM signal waveform he ʻano kiʻekiʻe a pololei. Hoʻohana ʻia ʻo Q3 a me Q4 no ka hāʻawi ʻana i ke kaʻa o kēia manawa, ma muli o ka manawa, Q3 a me Q4 e pili ana i ka Vh a me GND he mea liʻiliʻi wale nō ia o kahi hāʻule uila Vce, ʻo kēia hāʻule uila he 0.3V wale nō a i ʻole, haʻahaʻa loa. ma mua o 0.7V Vce R5 a me R6 he mau mea hoʻopiʻi manaʻo no ka laʻana o ka volta puka, ma hope o ka hoʻohālikelike ʻana i ka volta, hoʻohana ʻia ka volta o ka puka e like me ka pale ʻana i ka volta puka, a hoʻohana ʻia ka volta o ka hāpana i ka volta puka. ʻO R5 a me R6 nā mea hoʻopiʻi manaʻo i hoʻohana ʻia no ka hoʻāʻo ʻana i ka volta puka, a laila hele ʻia ma o Q5 e hana i kahi manaʻo maikaʻi ʻole ma nā kumu o Q1 a me Q2, no laila e kaupalena ana i ka volta puka i kahi waiwai palena. Hiki ke hoʻololi i kēia waiwai e R5 a me R6. ʻO ka mea hope loa, hāʻawi ʻo R1 i ka palena o ke kumu kumu i Q3 a me Q4, a hāʻawi ʻo R4 i ka palena o ka puka o kēia manawa i nā MOSFET, ʻo ia ka palena o ka Ice o Q3Q4. Hiki ke hoʻohui like ʻia kahi capacitor wikiwiki ma luna o R4 inā pono.                                         

I ka hoʻolālā ʻana i nā polokalamu kelepona a me nā huahana uila, ʻo ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana huahana a me ka hoʻonui ʻana i ka manawa hana pākaukau ʻelua mau pilikia e pono ai i nā mea hoʻolālā ke alo. nā mea hana.

Loaʻa i nā mea hoʻololi DC-DC nā pōmaikaʻi o ka hana kiʻekiʻe, kiʻekiʻe ka puka o kēia manawa a me ka haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa, kūpono loa ia no ka hoʻohana ʻana i nā polokalamu kelepona. I kēia manawa, ʻo nā ʻano nui o ka hoʻomohala ʻana i ka ʻenehana hoʻolālā DC-DC converter, ʻo ia hoʻi: ʻenehana kiʻekiʻe: me ka piʻi ʻana o ke alapine hoʻololi, ua hoʻemi ʻia ka nui o ka mea hoʻololi hoʻololi, ua hoʻonui nui ʻia ka mana, a me ka ikaika. ua hoʻomaikaʻi ʻia ka pane. Liʻiliʻi

E piʻi aʻe ka mana hoʻololi hoʻololi DC-DC i ka pae megahertz. ʻO ka ʻenehana uila haʻahaʻa haʻahaʻa: Me ka hoʻomohala mau ʻana o ka ʻenehana hana semiconductor, nā microprocessors a me nā lako uila uila e hoʻohana ana i ka uila a haʻahaʻa, e koi ana i ka mea hoʻololi DC-DC e hiki ke hāʻawi i ka uila haʻahaʻa haʻahaʻa e hoʻololi ai i ka microprocessor a me nā lako uila uila. pono i ka mea hoʻololi DC-DC e hiki mai ana ke hāʻawi i ka uila puka haʻahaʻa e hoʻololi i ka microprocessor.

Ua lawa ka hāʻawi haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa e hoʻololi i nā microprocessors a me nā lako uila uila. Hāʻawi kēia mau hana ʻenehana i nā koi kiʻekiʻe no ka hoʻolālā ʻana i nā kaʻa kaʻa lako mana. ʻO ka mea mua, me ka hoʻonui pinepine ʻana o ka hoʻololi ʻana, ua waiho ʻia ka hana o nā ʻāpana hoʻololi

ʻO nā koi kiʻekiʻe no ka hana o ka mea hoʻololi, a pono e loaʻa i ka mea hoʻololi e pili ana i ka holo kaapuni e hōʻoia i ka mea hoʻololi i ke alapine hoʻololi a hiki i ka pae megahertz o ka hana maʻamau. ʻO ka lua, no nā mea uila uila i hoʻopaʻa ʻia i ka pākaukau, haʻahaʻa ka voluma hana o ke kaapuni (ma ke ʻano o nā pā lithium, no ka laʻana).

ʻO nā pākahi Lithium, no ka laʻana, ka volta hana o 2.5 ~ 3.6V), no laila ka puʻupuʻu lako mana no ka uila haʻahaʻa.

He haʻahaʻa haʻahaʻa loa ka MOSFET ma ke kū'ē, haʻahaʻa ka hoʻohana ʻana i ka ikehu, i ka chip DC-DC kiʻekiʻe kiʻekiʻe kaulana i kēia manawa ʻoi aku ka MOSFET ma ke ʻano he hoʻololi mana. Eia nō naʻe, ma muli o ka capacitance parasitic nui o MOSFET. Hoʻokomo kēia i nā koi kiʻekiʻe ma ka hoʻolālā ʻana i nā kaʻa kaʻa kaʻa paipu no ka hoʻolālā ʻana i nā mea hoʻololi DC-DC kiʻekiʻe. Aia nā ʻano CMOS, BiCMOS logic circuit e hoʻohana ana i ka hoʻoulu ʻana i ka bootstrap boost a me nā kaʻa kaʻa e like me nā ukana capacitive nui i ka hoʻolālā haʻahaʻa ULSI. Hiki i kēia mau kaapuni ke hana pono ma lalo o nā kūlana o ka liʻiliʻi o ka lako uila 1V, a hiki ke hana ma lalo o nā kūlana o ka hoʻouka capacitance 1 ~ 2pF pinepine hiki ke hiki i nā ʻumi megabits a i ʻole nā ​​haneli megahertz. Ma kēia pepa, hoʻohana ʻia ke kaapuni hoʻoikaika bootstrap no ka hoʻolālā ʻana i kahi mana hoʻokele capacitance hoʻouka nui, kūpono no ka haʻahaʻa haʻahaʻa, kiʻekiʻe ka hoʻololi ʻana i ka alapine hoʻonui DC-DC converter drive circuit. ʻO ka uila haʻahaʻa haʻahaʻa a me ka PWM e hoʻokele i nā MOSFET kiʻekiʻe. ʻO ka hōʻailona PWM amplitude liʻiliʻi e hoʻokele i nā koi voltage puka kiʻekiʻe o MOSFET.