대형 패키지 MOSFET 드라이버 회로

먼저 MOSFET의 종류와 구조는 MOSFET이 FET(다른 하나는 JFET)이며 Enhanced형이나 Depletion형, P-channel 또는 N-channel 총 4가지 형태로 제작이 가능하지만 실제 적용은 Enhanced N만 가능하다. -채널 MOSFET 및 향상된 P채널 MOSFET은 일반적으로 NMOSFET이라고 하며, PMOSFET은 일반적으로 언급되는 NMOSFET을 의미하며, PMOSFET은 이 두 종류를 의미합니다. 이 두 가지 유형의 향상된 MOSFET에는 낮은 온 저항과 제조 용이성 때문에 NMOSFET가 더 일반적으로 사용됩니다. 따라서 NMOSFET은 일반적으로 스위칭 전원 공급 장치 및 모터 구동 애플리케이션에 사용되며 다음 소개에서도 NMOSFET에 중점을 둡니다. 3개의 핀 사이에 기생 용량이 존재합니다.MOSFET, 이는 필요하지 않지만 오히려 제조 공정의 한계로 인해 발생합니다. 기생 용량이 존재하면 드라이버 회로를 설계하거나 선택하기가 약간 까다로워집니다. 드레인과 소스 사이에는 기생 다이오드가 있습니다. 이를 바디 다이오드라고 하며 모터와 같은 유도성 부하를 구동하는 데 중요합니다. 그런데 바디 ​​다이오드는 개별 MOSFET에만 존재하며 일반적으로 IC 칩 내부에는 존재하지 않습니다.

이제MOSFET5V 전원 공급 장치를 사용할 때 저전압 애플리케이션을 구동합니다. 이번에는 전통적인 토템 폴 구조를 사용하는 경우 트랜지스터로 인해 약 0.7V의 전압 강하가 발생하여 실제 최종 게이트에 전압이 추가됩니다. 4.3V. 이때 특정 위험이 존재한다는 점을 고려하여 MOSFET의 공칭 게이트 전압을 4.5V로 선택했습니다. 3V 또는 기타 저전압 전원 공급 장치를 사용할 때도 동일한 문제가 발생합니다. 듀얼 전압은 로직 섹션이 일반적인 5V 또는 3.3V 디지털 전압을 사용하고 전원 섹션이 12V 이상을 사용하는 일부 제어 회로에서 사용됩니다. 두 전압은 공통 접지를 사용하여 연결됩니다. 이로 인해 저전압 측에서 고전압 측 MOSFET을 효과적으로 제어할 수 있는 회로를 사용해야 하는 반면, 고전압 측 MOSFET은 1과 2에서 언급한 것과 동일한 문제에 직면하게 됩니다.

세 가지 경우 모두 토템 폴 구조는 출력 요구 사항을 충족할 수 없으며 많은 상용 MOSFET 드라이버 IC에는 게이트 전압 제한 구조가 포함되지 않은 것 같습니다. 입력 전압은 고정된 값이 아니며 시간이나 기타 요인에 따라 달라집니다. 이러한 변화로 인해 PWM 회로가 MOSFET에 제공하는 구동 전압이 불안정해집니다. 높은 게이트 전압으로부터 MOSFET을 안전하게 보호하기 위해 많은 MOSFET에는 게이트 전압의 진폭을 강제로 제한하는 전압 조정기가 내장되어 있습니다. 이 경우 전압 조정기보다 더 많은 구동 전압이 제공되면 동시에 큰 정적 전력 소비가 발생합니다. 단순히 저항 전압 분배기의 원리를 사용하여 게이트 전압을 줄이면 상대적으로 높은 전력 소비가 발생합니다. 입력 전압,MOSFET잘 작동하지만, 게이트 전압이 충분하지 않아 완전한 전도가 발생하지 않으면 입력 전압이 감소하여 전력 소비가 증가합니다.

여기서는 NMOSFET 드라이버 회로에 대한 상대적으로 일반적인 회로를 간단히 분석합니다. Vl과 Vh는 로우엔드 및 하이엔드 전원 공급 장치이고 두 전압은 동일할 수 있지만 Vl은 Vh를 초과해서는 안 됩니다. Q1과 Q2는 반전된 토템 폴을 형성하여 격리를 실현하는 동시에 두 개의 드라이버 튜브 Q3과 Q4가 동시에 전도되지 않도록 보장합니다. R2와 R3은 PWM 전압을 제공합니다. R2와 R3은 PWM 전압 레퍼런스를 제공합니다. 이 레퍼런스를 변경하면 회로가 비교적 가파르고 직선적인 위치의 PWM 신호 파형에서 작동하도록 할 수 있습니다. Q3 및 Q4는 온타임으로 인해 구동 전류를 제공하는 데 사용됩니다. Vh 및 GND에 비해 Q3 및 Q4는 Vce 전압 강하의 최소값일 뿐이며, 이 전압 강하는 일반적으로 0.3V 정도에 불과하여 훨씬 낮습니다. 0.7V Vce보다 R5 및 R6은 게이트 R5에 사용되는 피드백 저항이고 R6은 게이트 전압을 샘플링하는 데 사용되는 피드백 저항입니다. 이 피드백 저항은 Q5를 통과하여 베이스에 강한 네거티브 피드백을 생성합니다. Q1과 Q2는 게이트 전압을 유한한 값으로 제한합니다. 이 값은 R5 및 R6으로 조정할 수 있습니다. 마지막으로 R1은 Q3 및 Q4에 대한 베이스 전류 제한을 제공하고, R4는 Q3Q4의 Ice 제한인 MOSFET에 대한 게이트 전류 제한을 제공합니다. 필요한 경우 R4 위에 가속 커패시터를 병렬로 연결할 수 있습니다.