Was ist der Zweck von "MOSFET-Treiber" -ICs?

Es sind dedizierte "MOSFET-Treiber"-ICs verfügbar (ICL7667, Max622/626, TD340, IXD*404.)

Einige steuern auch IGBTs.

Welchen praktischen Zweck haben diese? Geht es nur um die Maximierung der Schaltgeschwindigkeit (treibende Gate-Kapazität) oder gibt es andere Motive?

Antworten (4)

Ein MOSFET-Treiber-IC (wie der von Ihnen erwähnte ICL7667) übersetzt logische TTL- oder CMOS-Signale in eine höhere Spannung und einen höheren Strom, mit dem Ziel, das Gate eines MOSFET schnell und vollständig umzuschalten.

Ein Ausgangspin eines Mikrocontrollers reicht normalerweise aus, um einen Kleinsignal-MOSFET mit Logikpegel wie einen 2N7000 anzusteuern. Beim Ansteuern größerer MOSFETs treten jedoch drei Probleme auf:

  1. Höhere Gate-Kapazität - Digitale Signale sollen kleine Lasten (in der Größenordnung von 10–100 pF) treiben. Dies ist viel weniger als die Gate-Kapazität vieler MOSFETs, die Tausende von pF betragen kann.
  2. Höhere Gate-Spannung - Ein 3,3-V- oder 5-V-Signal reicht oft nicht aus. Normalerweise sind 8–12 V erforderlich, um den MOSFET vollständig einzuschalten.
  3. Ein schaltender MOSFET kann einen Rückstrom vom Gate zurück zum Treiberschaltkreis verursachen. MOSFET-Treiber sind darauf ausgelegt, diesen Rückstrom zu verarbeiten. (Siehe: Laszlo Balogh Design- und Anwendungsleitfaden für Hochgeschwindigkeits-MOSFET-Gate-Treiberschaltungen .)

Schließlich sind viele MOSFET-Treiber explizit darauf ausgelegt, einen Motor mit einer H-Brücke anzusteuern.

Es gibt noch ein drittes Problem: Ein schaltender MOSFET kann einen Rückstrom vom Gate zurück zum Treiberschaltkreis verursachen. MOSFET-Treiber sind darauf ausgelegt, diesen Rückstrom zu verarbeiten. ([ref](www.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf) p12)
Für PMV19XNEA ein Logikpegel-MOSFET mit einer kombinierten Einschalt- und Anstiegszeitverzögerung von ca. 25 ns, können wir daraus schließen, dass ein MOSFET-Treiber zum Schalten von 2 Ampere bei 19 V nicht erforderlich wäre? Typische Verzögerungszeiten für den ICL7667 deuten darauf hin, dass der Treiber die Gesamtverzögerung sogar noch verstärken kann.

Ja, es geht darum, die Schaltgeschwindigkeit zu maximieren, indem viel Strom in das Gate geleitet wird, damit der Leistungs-MOSFET so wenig Zeit wie möglich im Übergangszustand verbringt und daher weniger Energie verschwendet und nicht so heiß wird.

So viel steht in den Datenblättern der von Ihnen aufgelisteten Teile :)

Der ICL7667 ist ein dualer monolithischer Hochgeschwindigkeitstreiber, der entwickelt wurde, um TTL-Pegelsignale in Hochstromausgänge umzuwandeln ... Seine hohe Geschwindigkeit und sein Stromausgang ermöglichen es ihm, große kapazitive Lasten mit hohen Anstiegsgeschwindigkeiten und geringen Ausbreitungsverzögerungen zu treiben ... Der ICL7667 ist hoch Stromausgänge minimieren Leistungsverluste in den Leistungs-MOSFETs durch schnelles Laden und Entladen der Gate-Kapazität.

Warum nicht einfach einen Transistor verwenden? Es gibt welche, die problemlos mit 1,5 A umgehen können. Warum den IC anstelle eines einzelnen Transistors bekommen?
@ user3033693 denn jetzt musst du diesen Transistor wieder aufladen. Wenn es 1,5 A verarbeiten kann, hat es auch eine hohe Eingangskapazität. Um dies abzumildern, sind mehrere Schritte erforderlich, und an diesem Punkt wissen Sie, warum Sie einen IC verwenden. Es gibt auch die anderen Probleme, die in den anderen Antworten erwähnt werden.

Wenn Sie den Gate-Strom beim Schalten berechnen möchten, können Sie diese Formel verwenden:

Ig = Q/t

wobei Q die Gate-Ladung in Coulomb (nC aus dem Datenblatt) und t die Schaltzeit (in ns bei Verwendung von nC) ist.

Wenn Sie in 20 ns schalten müssen, benötigt ein typischer FET mit einer Gate-Gesamtladung von 50 nC 2,5 A. Sie können flinkere Teile mit einer Gate-Ladung unter 10 nC finden. Ich ziehe es vor, 2 BJTs in einer Totem-Konfiguration zum Ansteuern von MOSFETs anstelle der teuren Treiber-ICs zu verwenden.

Und wie macht man die Spannungsübersetzung für das Totem?
In letzter Zeit hatte ich gute Ergebnisse mit MOSFETs auf Logikebene und dem Betreiben des Totems auf der 3V3-Schiene. Sie können auch einen BJT zur Spannungsübersetzung verwenden, wenn Sie damit einverstanden sind, dass das Signal invertiert wird.

Ja. Und ein weiterer Grund ist, die "hohe Seite" der Brücke zu fahren. Zu diesem Zweck haben diese ICs einen externen Kondensator und einen internen Oszillator mit Diodenspannungsvervielfacher, sodass der Gate-Treiberausgang eine Spannung bereitstellt, die einige Volt höher ist als die Brücken- und/oder Busspannung.

Ja – es gibt spezielle High-Side-Treiber, damit die leistungsstärkeren N-Kanal-Geräte sowohl auf der High-Side der Brücke als auch auf der Low-Side verwendet werden können. Andernfalls - ohne Gate-Spannung über der positiven Versorgungsschiene - muss dort ein P-Kanal-Gerät verwendet werden. Es gibt einen Punkt, an dem die Überlegenheit der N-Kanal-Vorrichtungen die zusätzliche Schaltungskomplexität dieser Technik rechtfertigt.
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