Comment fonctionnent les MOSFET améliorés

Lors de la conception d'une alimentation à découpage ou d'un circuit de commande de moteur utilisant des MOSFET encapsulés, la plupart des gens prennent en compte la résistance à l'état passant du MOS, la tension maximale, etc., le courant maximal, etc., et nombreux sont ceux qui ne prennent en compte que ces facteurs. De tels circuits peuvent fonctionner, mais ils ne sont pas excellents et ne sont pas autorisés en tant que conceptions formelles de produits.

Ce qui suit est un petit résumé des bases du MOSFET etMOSFETcircuits de pilotes, auxquels je fais référence à un certain nombre de sources, pas toutes originales. Y compris l'introduction des MOSFET, des caractéristiques, des circuits de commande et d'application. Les types de MOSFET d'emballage et les MOSFET à jonction sont un FET (un autre JFET), peuvent être fabriqués en type amélioré ou à appauvrissement, canal P ou canal N, un total de quatre types, mais l'application réelle uniquement du MOSFET à canal N amélioré et du P amélioré Le MOSFET à canal unique, généralement appelé NMOS, ou PMOS, fait référence à ces deux types.

Quant à savoir pourquoi ne pas utiliser des MOSFET de type à déplétion, il n'est pas recommandé d'aller au fond des choses. Pour ces deux types de MOSFET améliorés, le NMOS est plus couramment utilisé en raison de sa faible résistance à l'état passant et de sa facilité de fabrication. Ainsi, les applications d'alimentation à découpage et de commande de moteur utilisent généralement NMOS. l'introduction suivante, mais aussi plusNMOS-basé.

Les MOSFET ont une capacité parasite entre les trois broches, ce qui n'est pas nécessaire mais est dû aux limitations du processus de fabrication. L'existence d'une capacité parasite dans la conception ou la sélection du circuit de commande pose problème, mais il n'y a aucun moyen de l'éviter, puis décrite en détail. Comme vous pouvez le voir sur le schéma MOSFET, il y a une diode parasite entre le drain et la source.

C'est ce qu'on appelle la diode corporelle et elle est importante pour piloter des charges inductives telles que des moteurs. D'ailleurs, la diode du corps n'est présente que dans des cas individuelsMOSFETet n'est généralement pas présent à l'intérieur de la puce de circuit intégré.MOSFET ON CaractéristiquesOn signifie agir comme un interrupteur, ce qui équivaut à une fermeture d'interrupteur.

Caractéristiques NMOS, Vgs supérieur à une certaine valeur conduira, adapté pour une utilisation dans le cas où la source est mise à la terre (entraînement bas de gamme), tant que la tension de grille est de 4 V ou 10 V. Caractéristiques PMOS, Vgs inférieur à une certaine valeur conduira, adapté pour une utilisation dans le cas où la source est connectée à VCC (lecteur haut de gamme). Cependant, bien que le PMOS puisse être facilement utilisé comme pilote haut de gamme, le NMOS est généralement utilisé dans les pilotes haut de gamme en raison de sa grande résistance à l'état passant, de son prix élevé et du peu de types de remplacement.

La perte du tube de commutation MOSFET d'emballage, qu'il s'agisse de NMOS ou de PMOS, après la conduction, il existe une résistance, de sorte que le courant consommera de l'énergie dans cette résistance, cette partie de l'énergie consommée est appelée perte de conduction. La sélection d'un MOSFET avec une petite résistance à l'état passant réduira la perte de conduction. De nos jours, la résistance à l'état passant des MOSFET de petite puissance est généralement de l'ordre de dizaines de milliohms, et quelques milliohms sont également disponibles. Le MOS ne doit pas être terminé en un instant lorsqu'il conduit et se coupe. La tension des deux côtés du MOS a un processus de diminution, et le courant qui le traverse a un processus d'augmentation. Pendant ce temps, la perte du MOSFET est le produit de la tension et du courant, appelée perte de commutation. Habituellement, la perte de commutation est beaucoup plus importante que la perte de conduction, et plus la fréquence de commutation est rapide, plus la perte est importante. Le produit de la tension et du courant au moment de la conduction est très important, ce qui entraîne des pertes importantes.

Le raccourcissement du temps de commutation réduit la perte à chaque conduction ; la réduction de la fréquence de commutation réduit le nombre de commutateurs par unité de temps. Ces deux approches peuvent réduire les pertes de commutation. Le produit de la tension et du courant au moment de la conduction est important et la perte qui en résulte est également importante. Le raccourcissement du temps de commutation peut réduire la perte à chaque conduction ; la réduction de la fréquence de commutation peut réduire le nombre de commutateurs par unité de temps. Ces deux approches peuvent réduire les pertes de commutation. Pilotage Par rapport aux transistors bipolaires, on pense généralement qu'aucun courant n'est nécessaire pour activer un MOSFET en boîtier, tant que la tension GS est supérieure à une certaine valeur. C’est facile à faire, mais nous avons également besoin de rapidité. La structure du MOSFET encapsulé est visible en présence d'une capacité parasite entre GS, GD, et le pilotage du MOSFET est, en fait, la charge et la décharge de la capacité. La charge du condensateur nécessite un courant, car la charge instantanée du condensateur peut être considérée comme un court-circuit, le courant instantané sera donc plus important. La première chose à noter lors de la sélection/conception d'un pilote MOSFET est la taille du courant de court-circuit instantané qui peut être fourni.

La deuxième chose à noter est que, généralement utilisée dans les NMOS de pilotage haut de gamme, la tension de grille à temps doit être supérieure à la tension source. La tension de source de conduction MOSFET d'entraînement haut de gamme et la tension de drain (VCC) sont identiques, donc la tension de grille que le VCC 4 V ou 10 V. Si dans le même système, pour obtenir une tension plus élevée que le VCC, nous devons nous spécialiser dans circuits de suralimentation. De nombreux pilotes de moteur ont des pompes de charge intégrées. Il est important de noter que vous devez choisir la capacité externe appropriée, afin d'obtenir suffisamment de courant de court-circuit pour piloter le MOSFET. 4 V ou 10 V sont couramment utilisés dans la tension à l'état passant du MOSFET. Bien entendu, la conception doit avoir une certaine marge. Plus la tension est élevée, plus la vitesse à l’état passant est rapide et plus la résistance à l’état passant est faible. De nos jours, il existe des MOSFET avec une tension à l'état passant plus petite, utilisés dans différents domaines, mais dans les systèmes électroniques automobiles 12 V, généralement 4 V à l'état passant suffisent. Circuit de commande MOSFET et sa perte.