MOSFET 게이트 드라이브 기능이란 무엇이며 왜 관심을 가져야합니까?


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누군가이 회로는 "빈약 한 게이트 구동 능력"을 가지고 있다고 나에게 말했다 :

개략도

이 회로 시뮬레이션CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

정확히 무엇을 의미합니까? M1의 부하로 LED로 테스트했으며 마이크로 컨트롤러는 LED를 켜고 끌 수 있습니다. 어떤 상황에서 드라이브 성능이 좋지 않은가? 어떻게 개선합니까?


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결국이 질문을하게되어 기쁩니다.
JYelton

답변:


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답은 끝났지 만 MOS 커패시터 개념에 익숙하지 않은 경우를 대비하여 빠른 검토를하겠습니다.

MOS 커패시터 :

MOSFET 트랜지스터의 게이트는 본질적으로 커패시터입니다. 이 커패시터에 전압을 가하면 전하가 축적되어 응답합니다.

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게이트 전극에 축적 된 전하는 쓸모 없지만 전극 아래의 전하는 전도성 채널을 형성하여 소스와 드레인 단자 사이에 전류가 흐르게합니다.

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이 커패시터에 저장된 전하가 감지 될 때 트랜지스터가 켜진다. 이런 일이 발생하는 게이트 전압을 임계 전압이라고합니다 (실제로는 게이트-바디 전압이지만 바디가 제로 전위라고 가정합니다).

아시다시피, 저항을 통해 커패시터를 충전하는 데 시간이 걸립니다 (회로에 저항이 포함되어 있지 않더라도 항상 약간의 저항이 존재합니다). 이 시간은 커패시터와 저항 값에 따라 다릅니다.

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위의 모든 진술을 결합하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

  • 트랜지스터 게이트는 커패시터가 트랜지스터를 "켜기"위해 저항을 통해 충전되어야하는 커패시터입니다.
  • 게이트의 입력 커패시턴스가 높을수록 트랜지스터를 켜는 데 시간이 오래 걸립니다
  • 전압원과 게이트 사이의 저항이 높을수록 트랜지스터를 켜는 데 시간이 오래 걸립니다
  • 외부에서인가되는 전압이 높을수록 트랜지스터를 켜는 데 걸리는 시간 이 짧아 집니다.

대답:

사람들이 "게이트 구동 불량"이라고 말하면 주어진 구성에서 트랜지스터의 켜기 및 끄기 시간이 너무 깁니다.

"무엇에 비해 너무 오래?" 당신이 물어볼 수도 있고, 이것이 가장 중요한 질문입니다. 필요한 켜기 / 끄기 시간은 내가 원하지 않는 많은 측면에 따라 다릅니다. 예를 들어, 듀티 사이클이 50 %이고주기가 10ms 인 주기적 구형파로 트랜지스터를 구동하는 것을 생각해보십시오. 신호가 높은 위상에서는 트랜지스터가 ON이되고 신호의 낮은 위상에서는 OFF가됩니다. 주어진 구성에서 트랜지스터의 ON 시간이 10ms라면, 5ms의 높은 위상 신호로 충분하지 않을 것입니다. 지정된 구성에는 "빈도 게이트 드라이브 기능"이 있습니다.

트랜지스터를 사용하여 LED를 켰을 때 높은 스위칭 주파수를 사용하지 않았습니까? 이 경우 트랜지스터의 스위칭 시간은 중요하지 않았습니다. 결국 스위치가 켜지거나 꺼지는 것을보고 싶었습니다.

요약:

"게이트 드라이브 기능"은 일반적으로 좋지 않거나 나쁠 수는 없지만 응용 프로그램에 충분하거나 그렇지 않습니다. 달성하고자하는 전환 시간에 따라 다릅니다.

전환 시간을 줄이려면 다음을 수행하십시오.

  • 게이트 저항 감소
  • 구동 회로의 전압 / 전류 정격을 높이십시오

게이트의 정전 용량에 대해 할 수있는 일은 없습니다. 트랜지스터의 내장 속성입니다.

도움이 되었기를 바랍니다


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게이트 커패시턴스를 제어 할 수 있습니다. 다른 MOSFET을 선택하십시오.
helloworld922

@ helloworld922입니다.
Vasiliy

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대부분의 MOSFET 에서 소스와 바디가 연결되어 있기 때문에 두 번째 이미지는 약간 혼란 스럽다고 생각합니다 . 그러나 이미지는 소스와 바디에서 반대 전하를 보여줍니다. 커패시턴스 포인트를 잘 보여 주지만 현실적이지 않을 수 있습니다.
Phil Frost

1

비교적 고주파에서 MOSFET을 ON / OFF 할 때 문제가 발생합니다. 게이트 (Cgs)에 도입 된 밀러 커패시턴스는 중요한 역할을하므로 고주파에서이 커패시턴스를 충전 / 방전하려면 1A를 초과하는 전류가 게이트에 주입되어야한다.

그러나 DC 및 정적 작동에서 구동 회로는 매우 높은 임피던스 부하를 "인식"하고 MOSFET을 쉽게 켜고 끌 수 있습니다. 테스트하고 확인하기 위해 표시된 회로도에서 GPIO 핀의 주파수를 높이고 MOSFET 게이트의 파형을 살펴보십시오.

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