Warum muss die Gate-Spannung im N-MOSFET als High-Side-Schalter höher sein als die Source-Spannung?

In vielen Schaltungen, wie Abwärtswandlern, MOSFETs, die auf der High-Side zum Schalten verwendet werden, bin ich auf den Begriff gestoßen, dass die Gate-Spannung in Bezug auf Masse um +8 V größer sein muss als die Source-Spannung.

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Zum Beispiel Vs = 60 V Vg = 68 V (sollte sein).

Wir implementieren im Allgemeinen eine Bootstrap-Schaltung, um diese höhere Spannung zu erreichen.

Aber idealerweise sollte die Gate-Spannung laut Datenblatt eines allgemeinen MOSFET VGS = 20 V betragen. Wenn ich diesen MOSFET betrachte .

Wenn also VGS 20 V betragen sollte, wie funktioniert der MOSFET dann bei Vg = 65 V?

HINWEIS: Beachten Sie, dass Gate gemäß diesem Datenblatt bei 13,5 V PWM ausgelöst wird.

Sie werden in Ihrem einleitenden Absatz in die Irre geführt - wo haben Sie das gelesen?
dass die Gate-Spannung in Bezug auf Masse um +8 V größer als die Source-Spannung sein muss. Das ist Unsinn. Beachten Sie, dass die Source des MOSFET nicht mit Masse verbunden ist. Tatsächlich benötigen Sie bei Vs = 60 V beispielsweise Vg = 68 V, um den NMOS einzuschalten. Und Vg = 60 V, um es auszuschalten.
@Andyaka Ich habe es hier gelesen
@Bimpelrekkie ja bei High-Side-Schaltern ist die Quelle nicht mit Masse verbunden. Unter Berücksichtigung der Grundlagen des MOSFET erscheint die Spannung am Korn jedoch an der Quelle, wenn das Gate ausgelöst wird. Wir können sagen, wie als Switch-Anwendung. Ich denke über diese Grundlagen in der Schule nach. Und fragen Sie sich, wo die Spannung abfällt? Wenn der Drain auf 60 V liegt, sollte nach der Gate-Triggerung eine sichere Spannung an der Source erscheinen. Bitte entschuldigen Sie, wenn dies unsinnig klingt, da ich neu in der Leistungselektronik bin und Kenntnisse aus dem Internet und Grundschulbildung erhalte. Bitte um Korrektur, falls ich falsch liege.

Antworten (1)

Aber idealerweise sollte die Gate-Spannung laut Datenblatt eines allgemeinen MOSFET VGS = 20 V betragen. Wenn ich diesen MOSFET betrachte.`

Nein. Es ist das "absolute Maximum", was bedeutet, dass höhere Vgs den MOSFET zerstören können. Überprüfen Sie das Datenblatt erneut und suchen Sie nach der "Gate-Schwelle". Das ist die Mindestspannung, die den MOSFET einschaltet. Laut Datenblatt sind also 4V ausreichend.

Wenn also VGS 20 V betragen sollte, wie funktioniert der MOSFET dann bei Vg = 65 V?

Höhere Drain-Ströme erfordern möglicherweise höhere Vgs. Überprüfen Sie daher die Übertragungseigenschaften auf Seite 5 des Datenblatts und stellen Sie fest, ob Vgs = 5 V für Ihre Anwendung ausreicht. Für die meisten Situationen sind 10-15 V jedoch ausreichend.

Kannst du bitte auf diesen Link verweisen. Es wurde vorgeschlagen, höhere Vgs zu erhalten, um die Erwärmung des MOSFET zu reduzieren
@HrishikeshDixit It was suggested to get higher Vgs to reduce heating of MOSFETdas liegt an der Abweichung der Rds. Überprüfen Sie die Diagramme auf Seite 5 des Datenblatts. Insbesondere die Übertragungseigenschaften (Diagramm-7) und die Rds-Abweichung (Diagramm-6) entsprechend Ihren Anforderungen. Die Erwärmung des MOSFET kommt von der von ihm verbrauchten Leistung (dh P D = ICH D R M S ⋅ R D S Ö N ).
Sir, ich kann nicht verstehen, wo die Spannung abfällt. Ist die Spannung nicht dieselbe wie am Drain, also brauchen wir einen Bootstrap, um die Vgs-Spannung zu erhöhen? Denn idealerweise sollte nach dem Einschalten des MOSFET die Spannung an der Source gleich der am Drain sein.
Sir, I'm not able to understand that where the voltage is getting dropped.Fragen Sie, wie der Abwärtswandler seinen Ausgang niedriger als seinen Eingang hat?
Herr, nein. Abwärtswandler bedeutet, dass wir schalten, um die Spannung zu reduzieren. Aber wie ich im angegebenen Link sagte, muss dieser Cha 68 V betragen. Das heißt, dort soll ich die Spannung erhöhen, die abfällt. Ich bin hier etwas verwirrt
@HrishikeshDixit, nein! Vgs muss nicht 68 V betragen. Vgs bedeutet Gate-Spannung gegenüber Source-Spannung. Wenn die Vgs 8 V betragen soll, sollte die Gate-Spannung 68 V gegenüber Masse betragen.
Sir, Ihr einziger Kommentar hat meine Zweifel und Missverständnisse ausgeräumt. Danke!. Abschließend bitte ich Sie, mir bei diesen 2 Zweifeln zu helfen. 1) Wenn Drain bei 60 V liegt, sollte nach dem Schalten idealerweise die Spannung an der Quelle im Falle von Abwärtswandlern sein. (60V bis 12V). 2) Wenn die Masse meiner MOSFET-Schaltzeitschaltung (UC3845B) mit der Quelle des MOSFET verbunden ist, ist die Gate-Auslösespannung idealerweise die Spannung an der Quelle + Ausgangsspannung vom Ausgangspin des IC (13,5 V gemäß Datenblatt). Link von 3845 in der obigen Hauptfrage geteilt. Danke!
@HrishikeshDixit 1) Hängt vom Spitzen-Drain-Strom und Rds des MOSFET ab, aber wir können "fast 60 V" sagen. 2) Ja, aber bzgl. Versorgungsmasse. Es wird immer noch 13,5 V an der Source des MOSFET sein, da die Masse des IC mit der Source des MOSFET verbunden ist.
Ich brauche noch eine Bootstrap-Schaltung? den MOSFET vollständig einschalten und die Erwärmung reduzieren? Wenn ja, liegt die Masse des Bootstrap an der MOSFET-Quelle oder an der Hauptstrommasse?
@HrishikeshDixit Wenn Sie sich für UC3845 entscheiden, empfehle ich Ihnen, einen 1: 1-Transformator für die Gate-Ansteuerung zu verwenden ( Beispiel ). Es erspart Ihnen das Entwerfen einer Bootstrap-Schaltung. Oder Sie können einen anderen Controller mit eingebauter Bootstrap-Schaltung verwenden.
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