คุณรู้จักวงจรขับ MOSFET ไหม?

วงจรไดรเวอร์ MOSFET เป็นส่วนสำคัญของการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลังและวงจร ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการจัดเตรียมความสามารถในการขับเคลื่อนที่เพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่า MOSFET สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องและเชื่อถือได้ ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์รายละเอียดของวงจรไดรเวอร์ MOSFET:

I. บทบาทของวงจรขับเคลื่อน

จัดให้มีความจุไดรฟ์ที่เพียงพอ:เนื่องจากสัญญาณไดรฟ์มักจะได้รับจากตัวควบคุม (เช่น DSP, ไมโครคอนโทรลเลอร์) แรงดันและกระแสของไดรฟ์อาจไม่เพียงพอที่จะเปิด MOSFET โดยตรง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวงจรไดรฟ์เพื่อให้ตรงกับความสามารถของไดรฟ์

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเงื่อนไขการสลับที่ดี:วงจรไดรเวอร์จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า MOSFET ไม่เร็วหรือช้าเกินไปในระหว่างการสวิตช์ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา EMI และการสูญเสียการสลับที่มากเกินไป

ตรวจสอบความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์:เนื่องจากการมีอยู่ของพารามิเตอร์ปรสิตของอุปกรณ์สวิตชิ่ง กระแสไฟกระชากอาจถูกสร้างขึ้นในระหว่างการนำหรือการปิดเครื่อง และวงจรขับจำเป็นต้องระงับกระแสไฟกระชากเหล่านี้เพื่อปกป้องวงจรและอุปกรณ์

ครั้งที่สอง ประเภทของวงจรขับเคลื่อน

ไดรเวอร์ที่ไม่แยก

ขับตรง:วิธีที่ง่ายที่สุดในการขับเคลื่อน MOSFET คือการเชื่อมต่อสัญญาณไดรฟ์เข้ากับประตูของ MOSFET โดยตรง วิธีนี้เหมาะสำหรับโอกาสที่ความสามารถในการขับขี่เพียงพอและความต้องการการแยกตัวไม่สูง

วงจรบูตสแตรป:ด้วยหลักการที่ว่าแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในทันที แรงดันไฟฟ้าจะถูกยกขึ้นโดยอัตโนมัติเมื่อ MOSFET เปลี่ยนสถานะสวิตชิ่ง ดังนั้นการขับเคลื่อน MOSFET แรงดันสูง วิธีการนี้มักใช้ในกรณีที่ MOSFET ไม่สามารถแชร์กราวด์ร่วมกับ ไอซีไดรเวอร์ เช่น วงจร BUCK

ไดร์เวอร์ที่แยกออกมา

การแยกออปโตคัปเปลอร์:การแยกสัญญาณไดรฟ์ออกจากวงจรหลักทำได้ผ่านออปโตคัปเปลอร์ ออปโตคัปเปลอร์มีข้อดีคือการแยกทางไฟฟ้าและความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง แต่การตอบสนองความถี่อาจถูกจำกัด และอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถืออาจลดลงภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย

การแยกหม้อแปลง:การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อให้เกิดการแยกสัญญาณไดรฟ์ออกจากวงจรหลัก การแยกหม้อแปลงมีข้อดีคือการตอบสนองความถี่สูงที่ดี แรงดันไฟฟ้าแยกสูง ฯลฯ แต่การออกแบบค่อนข้างซับซ้อนและไวต่อพารามิเตอร์ของปรสิต

ประการที่สาม การออกแบบจุดวงจรการขับขี่

แรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์:ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ของ MOSFET เพื่อให้แน่ใจว่า MOSFET สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ในเวลาเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์ไม่ควรสูงเกินไปเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ MOSFET เสียหาย

ขับกระแส:แม้ว่า MOSFET จะเป็นอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าและไม่ต้องการกระแสไฟขับเคลื่อนที่ต่อเนื่องมากนัก แต่กระแสไฟสูงสุดจำเป็นต้องได้รับการรับประกันเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเร็วในการสวิตชิ่งที่แน่นอน ดังนั้นวงจรขับควรจะสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงสุดได้เพียงพอ

ตัวต้านทานไดรฟ์:ตัวต้านทานไดรฟ์ใช้เพื่อควบคุมความเร็วในการเปลี่ยนและลดกระแสไฟกระชาก การเลือกค่าตัวต้านทานควรขึ้นอยู่กับวงจรเฉพาะและคุณลักษณะของ MOSFET โดยทั่วไป ค่าตัวต้านทานไม่ควรใหญ่หรือเล็กเกินไปเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อผลการขับขี่และประสิทธิภาพของวงจร

เค้าโครง PCB:ในระหว่างโครงร่าง PCB ความยาวของการจัดตำแหน่งระหว่างวงจรไดรเวอร์และประตู MOSFET ควรสั้นลงให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และความกว้างของการจัดตำแหน่งควรเพิ่มขึ้นเพื่อลดผลกระทบของการเหนี่ยวนำปรสิตและความต้านทานต่อผลการขับขี่ ในเวลาเดียวกัน ควรวางส่วนประกอบสำคัญ เช่น ตัวต้านทานไดรฟ์ไว้ใกล้กับเกท MOSFET

IV. ตัวอย่างการใช้งาน

วงจรไดรเวอร์ MOSFET ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังและวงจรต่างๆ เช่น แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง อินเวอร์เตอร์ และมอเตอร์ไดรฟ์ ในแอปพลิเคชันเหล่านี้ การออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรไดรเวอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์

โดยสรุป วงจรขับเคลื่อน MOSFET เป็นส่วนสำคัญของการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลังและวงจร การออกแบบวงจรไดรเวอร์อย่างสมเหตุสมผล ช่วยให้มั่นใจได้ว่า MOSFET ทำงานได้ตามปกติและเชื่อถือได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของวงจรทั้งหมด