【導讀】文章介紹了采用表面貼裝封裝設計LITTLEFOOT®功率MOSFET的過程。它描述了功率MOSFET的驅(qū)動電感性負載,公共柵極驅(qū)動器以及磁盤驅(qū)動器應用以及公共柵極級的驅(qū)動電容性負載。
文章介紹了采用表面貼裝封裝設計LITTLEFOOT®功率MOSFET的過程。它描述了功率MOSFET的驅(qū)動電感性負載,公共柵極驅(qū)動器以及磁盤驅(qū)動器應用以及公共柵極級的驅(qū)動電容性負載。
Vishay Siliconix的LITTLE FOOT功率MOSFET將強大的功率處理能力封裝在纖巧的表面貼裝封裝中。標準概述的8引腳SOIC封裝(圖1)具有銅引線框架,可最大程度地提高熱傳遞,同時保持與現(xiàn)有表面貼裝技術的完全兼容性。互補的n通道和p通道Si9942DY LITTLE FOOT器件可用于直接驅(qū)動電感性負載,例如電動機,螺線管和繼電器,或者用作低阻抗緩沖器來驅(qū)動較大功率的MOSFET或其他電容性負載。
小腳包裝尺寸
小腳設備在各種低壓電動機驅(qū)動應用中提供了可測量的優(yōu)勢。在計算機硬盤中,諸如磁道密度,尋道時間和功耗之類的關鍵特征與主軸電機和磁頭致動器驅(qū)動電路的效率直接相關。磁盤驅(qū)動器必須從計算機系統(tǒng)提供的低壓電源(傳統(tǒng)上,穩(wěn)壓良好的12 V電源)中獲取最大的電動機性能。復雜的全功能便攜式計算機的出現(xiàn)帶來了電池驅(qū)動系統(tǒng)(和5V操作)的新性能期望。
Si9942DY還可以在功率轉(zhuǎn)換應用中用作緩沖級,以在現(xiàn)代設計中使用的高頻下驅(qū)動高電容功率MOSFET柵極。例如,通過使用Si9942DY來緩沖高效CMOS PWM控制器的輸出,可以以大于1 MHz的速率有效地切換超過3000 pF的電容負載。這種開關能力極大地擴展了CMOS開關模式IC的輸出功率范圍。
驅(qū)動感性負載
當使用功率MOSFET驅(qū)動感性負載時,否則可能會引起次要關注的幾個參數(shù)變得非常重要。感性負載的一個特征是反激能量。當電感器驅(qū)動電流中斷時,除非使用二極管鉗位電壓并使感性反激電流續(xù)流,否則會導致?lián)p壞的反激電壓。每個功率MOSFET都包含一個快速恢復的本征二極管,可用作感應反激能量的可靠而有效的鉗位。在使用MOSFET反向特性時特別重要的是其固有的二極管規(guī)格-V SD(反向源極-漏極電壓,即二極管正向壓降)和t rr(反向恢復時間)。
通過二極管鉗位環(huán)流的反激電流等于電動機電流,該電流在電動機加速或制動期間達到其最大水平。盡管鉗位二極管中的功率損耗(V SD乘以再循環(huán)電流)僅占占空比的一小部分,但如果正向壓降過大,則可能對MOSFET的整體發(fā)熱做出重大貢獻。在MOSFET的最大(連續(xù))正向漏極電流額定值下,每個半橋的n溝道和p溝道器件都規(guī)定了最大正向壓降1.6V。
鉗位感應反激能量
當驅(qū)動器在同一路徑中重新啟用時,盡管反激電流仍在相對的鉗位二極管中循環(huán),但必須在二極管恢復并阻止電壓之前進行重新組合(圖2)。
鉗位感應反激能量
通用門驅(qū)動
同時導通的常見原因是將p溝道和n溝道柵極連接在一起并從公共邏輯信號驅(qū)動它們。盡管這對于電容性負載或較低電壓系統(tǒng)可能是完全可接受的柵極驅(qū)動方法,但當以跨接橋的方式驅(qū)動12 V的電感性負載時,可能會導致過大的交叉電流。如果柵極被共同驅(qū)動,則將得到正確的輸出狀態(tài)。但是,這樣做的代價是,當公共柵極電壓在大約2 V(n通道閾值電壓)和8 V(12 V減去p通道閾值電壓)之間轉(zhuǎn)換時,由于兩個器件都部分導通而引起的電流尖峰的代價)。
磁盤驅(qū)動器應用
將雙MOSFET與p溝道和n溝道器件配合使用,可以使用最簡單的柵極驅(qū)動電路,因為兩個柵極都可以接地或12 V電源。通常用于驅(qū)動主軸電機(圖3)或磁頭致動器(圖4)各相的半橋直接由由相同12 V電源供電的標準CMOSlogic器件的輸出直接驅(qū)動。盡管CMOS邏輯器件的相對較高的輸出阻抗不會足夠硬地驅(qū)動半橋的電容性柵極以達到最大開關速度,但這種組合將提供足夠快的轉(zhuǎn)換速率,從而導致可容忍的開關損耗。用較低阻抗的驅(qū)動器驅(qū)動功率MOSFET柵極將導致更快的過渡速率并進一步減少開關損耗。然而,設計人員通常被迫在開關損耗和增加的EMI / RFI之間取得平衡。在旋轉(zhuǎn)磁盤驅(qū)動器存儲器中,這尤其值得關注。
12V,三相永磁無刷電動機驅(qū)動器
12V H橋執(zhí)行器驅(qū)動器
潛水電容負載
高效CMOS器件是功率MOSFET低損耗功率處理能力的自然補充。但是,CMOS輸出具有相對較高的阻抗,而功率MOSFET柵極具有較高的電容性。如果需要高頻,則必須使用某種類型的柵極驅(qū)動緩沖器。Si9942DY在此應用中將作為CMOS器件的非常低阻抗的互補輸出級完美運行。柵極電容很容易由標準CMOS輸出驅(qū)動,而單級互補對則增加了最小的延遲。
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