آیا مدار درایور ماسفت را می شناسید؟

مدار درایور ماسفت بخش مهمی از الکترونیک قدرت و طراحی مدار است، که مسئول ارائه قابلیت درایو کافی برای اطمینان از اینکه ماسفت می‌تواند به درستی و قابل اطمینان کار کند، است. در زیر تجزیه و تحلیل دقیق مدارهای درایور MOSFET ارائه شده است:

I. نقش مدار محرک

ظرفیت کافی درایو را فراهم کنید:از آنجایی که سیگنال درایو اغلب از یک کنترلر (به عنوان مثال DSP، میکروکنترلر) داده می شود، ولتاژ و جریان درایو ممکن است برای روشن کردن مستقیم ماسفت کافی نباشد، بنابراین یک مدار درایو برای مطابقت با قابلیت درایو مورد نیاز است.

از شرایط سوئیچینگ خوب اطمینان حاصل کنید:مدار درایور باید اطمینان حاصل کند که ماسفت ها در هنگام سوئیچ کردن نه خیلی سریع و نه خیلی کند هستند تا از مشکلات EMI و تلفات زیاد سوئیچینگ جلوگیری شود.

اطمینان از قابلیت اطمینان دستگاه:به دلیل وجود پارامترهای انگلی دستگاه سوئیچینگ، ممکن است در حین رسانش یا خاموشی، نوک ولتاژ-جریان ایجاد شود و مدار درایور برای محافظت از مدار و دستگاه باید این اسپک ها را سرکوب کند.

II. انواع مدارهای درایو

 

راننده غیر ایزوله

درایو مستقیم:ساده ترین راه برای راندن ماسفت این است که سیگنال درایو را مستقیماً به دروازه ماسفت متصل کنید. این روش برای مواقعی که قابلیت رانندگی کافی است و نیاز ایزوله زیاد نیست مناسب است.

مدار بوت استرپ:با استفاده از این اصل که ولتاژ خازن را نمی توان به طور ناگهانی تغییر داد، هنگامی که ماسفت حالت سوئیچ خود را تغییر می دهد، ولتاژ به طور خودکار بالا می رود، بنابراین ماسفت ولتاژ بالا را هدایت می کند. این رویکرد معمولاً در مواردی استفاده می شود که ماسفت نمی تواند زمین مشترکی با ماسفت داشته باشد. آی سی درایور، مانند مدارهای BUCK.

راننده ایزوله

جداسازی اپتوکوپلر:جداسازی سیگنال درایو از مدار اصلی از طریق کوپلرهای نوری به دست می آید. Optocoupler دارای مزایای عایق الکتریکی و توانایی ضد تداخل قوی است، اما پاسخ فرکانس ممکن است محدود باشد و عمر و قابلیت اطمینان ممکن است در شرایط سخت کاهش یابد.

جداسازی ترانسفورماتور:استفاده از ترانسفورماتورها برای دستیابی به جداسازی سیگنال درایو از مدار اصلی. جداسازی ترانسفورماتور دارای مزایای پاسخ فرکانس بالا، ولتاژ جداسازی بالا و غیره است، اما طراحی نسبتاً پیچیده و حساس به پارامترهای انگلی است.

سوم، طراحی نقاط مدار محرکه

ولتاژ محرک:باید اطمینان حاصل شود که ولتاژ درایو بالاتر از ولتاژ آستانه ماسفت است تا اطمینان حاصل شود که ماسفت می تواند به طور قابل اعتماد هدایت کند. در عین حال، برای جلوگیری از آسیب رساندن به ماسفت، ولتاژ درایو نباید خیلی زیاد باشد.

جریان درایو:اگرچه ماسفت ها دستگاه های ولتاژ محور هستند و به جریان درایو پیوسته زیادی نیاز ندارند، برای اطمینان از سرعت سوئیچینگ معین، جریان پیک باید تضمین شود. بنابراین، مدار درایور باید بتواند جریان پیک کافی را ارائه دهد.

مقاومت درایو:مقاومت درایو برای کنترل سرعت سوئیچینگ و سرکوب نوسانات جریان استفاده می شود. انتخاب مقدار مقاومت باید بر اساس مدار خاص و ویژگی های ماسفت باشد. به طور کلی، مقدار مقاومت نباید خیلی بزرگ یا خیلی کوچک باشد تا بر اثر محرکه و عملکرد مدار تأثیر بگذارد.

چیدمان PCB:در طول طرح PCB، طول تراز بین مدار راننده و دروازه ماسفت باید تا حد امکان کوتاه شود و عرض تراز باید افزایش یابد تا تاثیر اندوکتانس و مقاومت انگلی بر اثر رانندگی کاهش یابد. در عین حال، اجزای کلیدی مانند مقاومت های درایو باید نزدیکتر به دروازه ماسفت قرار گیرند.

IV. نمونه هایی از برنامه های کاربردی

مدارهای درایور ماسفت به طور گسترده در انواع دستگاه ها و مدارهای الکترونیکی قدرت مانند منابع تغذیه سوئیچینگ، اینورترها و درایوهای موتور استفاده می شوند. در این برنامه‌ها، طراحی و بهینه‌سازی مدارهای درایور برای بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه‌ها حیاتی است.

به طور خلاصه، مدار رانندگی ماسفت بخشی ضروری از الکترونیک قدرت و طراحی مدار است. با طراحی معقول مدار درایور، می توان اطمینان حاصل کرد که ماسفت به طور معمول و قابل اعتماد کار می کند، بنابراین عملکرد و قابلیت اطمینان کل مدار را بهبود می بخشد.