Apa tujuan dari IC “MOSFET driver”

23

Ada IC "MOSFET driver" khusus yang tersedia (ICL7667, Max622 / 626, TD340, IXD * 404). Beberapa juga mengendalikan IGBT. Apa tujuan praktis dari semua ini? Apakah ini semua tentang memaksimalkan kecepatan switching (driving gate capacitance) atau apakah ada motif lain?

mosfet switches driver XTL
sumber

Jawaban:

29

IC driver MOSFET (seperti ICL7667 yang Anda sebutkan) menerjemahkan sinyal logis TTL atau CMOS, ke tegangan yang lebih tinggi dan arus yang lebih tinggi, dengan tujuan untuk dengan cepat dan sepenuhnya mengubah gerbang MOSFET.

Pin output mikrokontroler biasanya memadai untuk menggerakkan MOSFET level sinyal-sinyal kecil, seperti 2N7000. Namun, dua masalah terjadi saat mengemudi MOSFET yang lebih besar:

  1. Kapasitansi gerbang yang lebih tinggi - Sinyal digital dimaksudkan untuk menggerakkan muatan kecil (sesuai urutan 10-100pF). Ini jauh lebih sedikit daripada banyak MOSFET, yang bisa mencapai ribuan pF.
  2. Tegangan gerbang yang lebih tinggi - sinyal 3.3V atau 5V seringkali tidak cukup. Biasanya diperlukan 8-12V untuk mengaktifkan MOSFET sepenuhnya.

Akhirnya, banyak driver MOSFET dirancang secara eksplisit untuk tujuan mengendalikan motor dengan H-bridge.

Kevin Vermeer
sumber
8
Ada masalah ketiga: MOSFET switching dapat menyebabkan arus balik dari gerbang kembali ke cicruit mengemudi. Driver MOSFET dirancang untuk menangani arus balik ini. ([ref] (www.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf) p12)
Wouter van Ooijen
10

Ya, ini tentang memaksimalkan kecepatan switching dengan membuang banyak arus ke gerbang, sehingga daya MOSFET menghabiskan waktu seminimal mungkin dalam kondisi transisi, dan karenanya menghabiskan lebih sedikit energi dan tidak menjadi panas.

Ia mengatakan sebanyak dalam lembar data dari bagian yang Anda daftarkan :)

ICL7667 adalah driver berkecepatan tinggi ganda monolitik yang dirancang untuk mengubah sinyal level TTL menjadi output arus tinggi ... Kecepatan tinggi dan output saat ini memungkinkannya untuk menggerakkan muatan kapasitif besar dengan laju perubahan tegangan tinggi dan penundaan propagasi rendah ... ICL7667 tinggi keluaran saat ini meminimalkan kehilangan daya pada MOSFET daya dengan mengisi dan melepaskan kapasitansi gerbang dengan cepat.

endolith
sumber
4

Iya nih. Dan alasan lain adalah untuk mendorong "sisi tinggi" jembatan. Untuk ini IC tersebut memiliki kapasitor eksternal dan osilator internal dengan pengganda tegangan dioda, sehingga keluaran penggerak gerbang memberikan voltase beberapa volt lebih tinggi daripada voltase jembatan dan / atau bus.

pengguna924
sumber
2
Ya - driver sisi tinggi khusus ada sehingga perangkat N-channel yang berkinerja lebih baik dapat digunakan di sisi tinggi jembatan serta sisi rendah. Kalau tidak - tanpa tegangan gerbang di atas rel pasokan positif - perangkat P-channel harus digunakan di sana. Ada titik di mana keunggulan perangkat saluran-N membenarkan kompleksitas sirkuit tambahan dari teknik ini.
Chris Stratton
4

Jika Anda ingin menghitung arus gerbang saat beralih, Anda dapat menggunakan rumus ini:

Ig = Q / t

di mana Q adalah biaya gerbang di Coulomb (nC dari lembar data) dan t adalah waktu switching (dalam ns jika Anda menggunakan nC).

Jika Anda perlu beralih dalam 20 ns, FET tipikal dengan total biaya gerbang 50 nC akan membutuhkan 2.5A. Anda dapat menemukan bagian nimbler dengan biaya gerbang di bawah 10 nC. Saya lebih suka menggunakan 2 BJT dalam konfigurasi totem untuk mengemudi MOSFET daripada IC driver mahal.

Morten
sumber
Dan bagaimana Anda melakukan terjemahan tegangan untuk totem?
jpc
Akhir-akhir ini saya mendapatkan hasil yang baik menggunakan MOSFET tingkat logika dan menjalankan totem pada rel 3V3. Anda juga dapat menggunakan BJT untuk terjemahan tegangan jika Anda setuju dengan sinyal yang dibalik.
Morten