Kennen Sie die MOSFET-Treiberschaltung?

Die MOSFET-Treiberschaltung ist ein entscheidender Bestandteil der Leistungselektronik und des Schaltungsdesigns. Sie ist für die Bereitstellung ausreichender Antriebsfähigkeit verantwortlich, um sicherzustellen, dass der MOSFET ordnungsgemäß und zuverlässig arbeiten kann. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Analyse der MOSFET-Treiberschaltungen:

I. Rolle der Antriebsschaltung

Sorgen Sie für ausreichend Laufwerkskapazität:Da das Ansteuersignal häufig von einem Controller (z. B. DSP, Mikrocontroller) bereitgestellt wird, reichen die Ansteuerspannung und der Ansteuerstrom möglicherweise nicht aus, um den MOSFET direkt einzuschalten. Daher ist eine Ansteuerschaltung erforderlich, die der Ansteuerfähigkeit entspricht.

Sorgen Sie für gute Schaltbedingungen:Die Treiberschaltung muss sicherstellen, dass die MOSFETs beim Schalten weder zu schnell noch zu langsam sind, um EMI-Probleme und übermäßige Schaltverluste zu vermeiden.

Stellen Sie die Zuverlässigkeit des Geräts sicher:Aufgrund der parasitären Parameter des Schaltgeräts können beim Leiten oder Ausschalten Spannungs- und Stromspitzen erzeugt werden, und die Treiberschaltung muss diese Spitzen unterdrücken, um die Schaltung und das Gerät zu schützen.

II. Arten von Antriebsschaltungen

 

Nicht isolierter Treiber

Direktantrieb:Die einfachste Möglichkeit, den MOSFET anzusteuern, besteht darin, das Ansteuersignal direkt an das Gate des MOSFET anzuschließen. Diese Methode eignet sich für Fälle, in denen die Fahrfähigkeit ausreichend ist und die Isolationsanforderungen nicht hoch sind.

Bootstrap-Schaltung:Basierend auf dem Prinzip, dass die Kondensatorspannung nicht abrupt geändert werden kann, wird die Spannung automatisch angehoben, wenn der MOSFET seinen Schaltzustand ändert, und so den Hochspannungs-MOSFET ansteuern. Dieser Ansatz wird üblicherweise in Fällen verwendet, in denen der MOSFET keine gemeinsame Masse mit dem MOSFET haben kann Treiber-IC, wie zum Beispiel BUCK-Schaltungen.

Isolierter Fahrer

Optokoppler-Isolation:Die Trennung des Antriebssignals vom Hauptstromkreis wird durch Optokoppler erreicht. Optokoppler bieten die Vorteile einer elektrischen Isolierung und einer starken Entstörungsfähigkeit, allerdings kann der Frequenzgang eingeschränkt sein und die Lebensdauer und Zuverlässigkeit können unter rauen Bedingungen reduziert sein.

Transformatorisolation:Die Verwendung von Transformatoren zur Isolierung des Antriebssignals vom Hauptstromkreis. Die Transformatorisolation bietet die Vorteile eines guten Hochfrequenzverhaltens, einer hohen Isolationsspannung usw., das Design ist jedoch relativ komplex und anfällig für parasitäre Parameter.

Drittens das Design der Antriebsschaltungspunkte

Antriebsspannung:Es sollte sichergestellt werden, dass die Ansteuerspannung höher als die Schwellenspannung des MOSFET ist, um sicherzustellen, dass der MOSFET zuverlässig leiten kann. Gleichzeitig sollte die Ansteuerspannung nicht zu hoch sein, um eine Beschädigung des MOSFET zu vermeiden.

Antriebsstrom:Obwohl MOSFETs spannungsgesteuerte Geräte sind und keinen großen Dauerantriebsstrom benötigen, muss der Spitzenstrom garantiert werden, um eine bestimmte Schaltgeschwindigkeit sicherzustellen. Daher sollte die Treiberschaltung in der Lage sein, ausreichend Spitzenstrom bereitzustellen.

Antriebswiderstand:Der Antriebswiderstand dient zur Steuerung der Schaltgeschwindigkeit und zur Unterdrückung von Stromspitzen. Die Auswahl des Widerstandswerts sollte auf der spezifischen Schaltung und den Eigenschaften des MOSFET basieren. Im Allgemeinen sollte der Widerstandswert nicht zu groß oder zu klein sein, um eine Beeinträchtigung der Antriebswirkung und der Schaltungsleistung zu vermeiden.

PCB-Layout:Beim PCB-Layout sollte die Länge der Ausrichtung zwischen der Treiberschaltung und dem MOSFET-Gate so weit wie möglich verkürzt und die Breite der Ausrichtung erhöht werden, um den Einfluss parasitärer Induktivität und Widerstände auf den Treibereffekt zu verringern. Gleichzeitig sollten Schlüsselkomponenten wie Antriebswiderstände näher am MOSFET-Gate platziert werden.

IV. Anwendungsbeispiele

MOSFET-Treiberschaltungen werden häufig in einer Vielzahl von leistungselektronischen Geräten und Schaltungen verwendet, beispielsweise in Schaltnetzteilen, Wechselrichtern und Motorantrieben. Bei diesen Anwendungen sind das Design und die Optimierung der Treiberschaltungen von entscheidender Bedeutung, um die Leistung und Zuverlässigkeit der Geräte zu verbessern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die MOSFET-Treiberschaltung ein unverzichtbarer Bestandteil der Leistungselektronik und des Schaltungsdesigns ist. Durch eine sinnvolle Gestaltung der Treiberschaltung kann sichergestellt werden, dass der MOSFET normal und zuverlässig funktioniert, wodurch die Leistung und Zuverlässigkeit der gesamten Schaltung verbessert wird.