当前位置:首页 > 电源 > 电源电路
[导读]栅极控制块或电平转换块控制 MOSFET 的 V G 以将其打开或关闭。门控的输出直接由它从输入逻辑块接收的输入 决定。 在导通期间,栅极控制的主要任务是对 EN 进行电平转换,以产生高(N 沟道)或低(P 沟道)V G 以使开关完全导通。类似地,在关断期间,栅极控制产生低(N 沟道)或高(P 沟道)V G 以将开关完全关断。

栅极控制

栅极控制块或电平转换块控制 MOSFET 的 V G 以将其打开或关闭。门控的输出直接由它从输入逻辑块接收的输入 决定。

在导通期间,栅极控制的主要任务是对 EN 进行电平转换,以产生高(N 沟道)或低(P 沟道)V G 以使开关完全导通。类似地,在关断期间,栅极控制产生低(N 沟道)或高(P 沟道)V G 以将开关完全关断。

许多高侧负载开关在栅极控制模块中集成了“转换速率控制”或“软启动”功能。 当开关打开时,转换速率控制功能会限制 V G的斜升速度。结果,ID 逐渐增加。其目的是保护负载免受过大的“浪涌电流”的影响,这可能会导致闩锁等故障情况。

负载有时不仅是电阻性的,而且是高容性的。因此,当开关关断时,容性负载中积累的电荷并没有快速放电,可能导致负载关断不完全。为了克服这个问题,一些高边负载开关包含“主动负载放电”功能,其目的是在开关关闭时提供电流路径以快速对容性负载放电。这通常由小型低侧 FET 完成。图 4 说明了这种方法,其中一个底部 N 沟道 FET,其栅极连接到栅极控制核心,其漏极连接到负载,当主开关、顶部 P 沟道、关闭。


高端 FET 负载开关入门第 2 部分

图 4:MIC94060/1/2/3 P 通道高侧负载开关的框图。


输入逻辑

输入逻辑模块的唯一功能是解释 EN 并将正确的逻辑电平传递给门控模块,以便门控可以相对于输入逻辑电平打开和关闭传递元件. 输入逻辑块的实现可以像下拉电阻一样简单。

在某些情况下,EN 和栅极控制块之间需要一个缓冲器。原因是 EN 可能无法为栅极控制提供足够的驱动电流来驱动 V G,在这种情况下,缓冲器充当了额外驱动电流的来源。

应用概要

对于在设计中使用高边负载开关的工程师来说,总有一些参数比其他参数更重要。

第一个关键参数是 I D。这是在设计周期开始时选择的系统级参数。高边负载开关的 I D 由 MOSFET(N 沟道或 P 沟道)的物理特性、MOSFET 的尺寸、键合线的物理特性(长度和厚度)等因素决定,和封装的热容量。通常,高 I D 开关为 N 通道并采用耐热增强型封装,而低 I D 开关为 P 通道类型并采用小尺寸封装。

下一个关键参数是 R DSON。 选择ID时,R DSON越低越好 。这是因为较低的 R DSON 将提高整体效率,减少V IN和负载之间的电压降 ,并减轻开关的热应力。

确定 I D 和 R DSON 后,设计人员通常会查看开关的四个关键参数:动态响应、关断电源电流、关断漏电流和封装尺寸。

对于高端负载开关,动态响应 是指负载电压从 GND 上升到满 V OUT (= V IN ” R DSON * I D ) 或从满 V OUT下降到 GND 所用的时间,相对于 EN 上的逻辑电平变化。

当 EN 被断言时,在门控制和输入逻辑模块引入的传播延迟或导通延迟时间 (t ON_DLY ) 之后,V G 然后转移到高电平(或低)足以打开开关。此时,负载上的输出电压( N沟道为V S ,P沟道为V D )开始上升,达到满V OUT 的时间称为导通上升时间(t ON_RISE )。根据系统要求,t ON_DLY 和 t ON_RISE 对于需要快速响应的应用,需要较短,对于需要软启动以限制浪涌电流的应用,需要相对较长。

类似地,当 EN 被取消断言时,在传播延迟或关断延迟时间 (t OFF_DLY ) 之后,V G 转移到足以关断开关的低(或高)电平。现在,负载上的输出电压从完整的 V OUT开始下降,它下降到 GND 所需的时间称为关断下降时间 (t OFF_FALL )。通常需要将 t OFF_DLY 和 t OFF_FALL 短,以便快速关闭负载。如果负载具有主要容性元件,则有源负载放电功能有助于降低 t OFF_FALL。

关断电源电流 和关断漏电流 也是需要考虑的重要因素,特别是在设计需要较长电池运行时间的电池供电设备时 。当开关关闭时,内部电路会消耗关断电源电流。关断漏电流是开关关断时 MOSFET 传递到输出端的电流。关断电源和漏电流越低,整体系统效率就越高。对于电池供电的应用,这会导致更长的电池运行时间。

至于封装尺寸 (占地面积和外形),在大多数应用中都很清楚:封装越小越好。对于在空间非常宝贵的电池供电手持设备等低电流系统中使用的 P 沟道开关来说尤其如此。


声明:本文仅代表作者本人观点,不代表本站观点,如有问题请联系站方处理。
换一批
延伸阅读

乍看上去负载开关有多种形式,包括可以用电路的板载逻辑驱动的分立 MOSFET;栅极驱动 IC 与分立 FET 相结合;以及集成控制器、栅极驱动和功率 MOS 器件。 PMOS 器件的高边开关比 NMOS 器件更容易,尽...

关键字: 负载开关 电源

On Semiconductor 提供的 P 沟道 MOSFET 在电气上类似于 International Rectifier 和 Fairchild Semiconductor 的部件,但安装在公司的无引线 Chip...

关键字: 负载开关 电源设计

具有集成功率 FET 的单芯片驱动器提供多种辅助功能,例如固定或可变压摆率控制、过流保护和欠压锁定。这些所谓的智能开关通常安装在比单独的 FET 稍大的封装中,如果我们使用分立器件实现它们,它们提供的功能往往是“部分”的...

关键字: 负载开关 电源设计

我们研究了如何在最终应用未知时为 FET 建议适当的交叉参考。在本博客和本系列即将发布的文章中,我们将开始研究针对特定最终应用需要考虑哪些具体考虑因素,从最终应用中用于驱动电机的 FET 开始。 电机控制是 30V...

关键字: 电机控制 FET

MOSFET 被用作负载开关的次数超过了在任何其他应用中的使用量,一次数量为数亿个。我可能应该从我在这里定义“负载开关”的确切方式开始。为了这篇文章的缘故,考虑负载开关任何小信号 FET,其在系统中的唯一功能是将一些低电...

关键字: 负载开关 MOSFET

关于 FET 数据表的问题,尤其是热信息表中的那些参数,大家不一定知道有什么作用。这就是为什么今天,我想解决数据表中结到环境热阻抗和结到外壳热阻抗的参数,这似乎是造成很多混乱的原因。 首先,让我们准确定义这些参数的...

关键字: FET 热阻抗

今天,小编将在这篇文章中为大家带来ADI智能功率级产品LTC7050的有关报道,通过阅读这篇文章,大家可以对它具备清晰的认识,主要内容如下。

关键字: 智能功率级 LTC7050 FET

上海2022年4月14日 /美通社/ -- 世芯电子完整体现了其在先进FinFET(先进鳍式场效电晶体)的技术组合并且成功完成在台积电7/6/5纳米的流片。除了先进FinFET的技术组合,世芯的ASIC整体设计解决方案更...

关键字: FET 电子

(全球TMT2022年4月14日讯)世芯电子完整体现了其在先进FinFET(先进鳍式场效电晶体)的技术组合并且成功完成在台积电7/6/5纳米的流片。除了先进FinFET的技术组合,世芯的ASIC整体设计解决方案更是涵盖...

关键字: FET 电子

电源电路

12600 篇文章

关注

发布文章

编辑精选

技术子站

关闭