MOSFET ドライバー回路を知っていますか?

MOSFET ドライバ回路は、パワーエレクトロニクスおよび回路設計の重要な部分であり、MOSFET が適切かつ確実に動作できるようにするための十分な駆動能力を提供する責任があります。以下は、MOSFET ドライバー回路の詳細な分析です。

I. 駆動回路の役割

十分なドライブ容量を提供します。駆動信号はコントローラー (DSP、マイクロコントローラーなど) から与えられることが多いため、駆動電圧と電流は MOSFET を直接オンにするのに十分ではないため、駆動能力に見合った駆動回路が必要です。

良好なスイッチング条件を確保します。ドライバ回路は、EMI 問題や過剰なスイッチング損失を回避するために、スイッチング中に MOSFET が速すぎたり遅すぎたりしないようにする必要があります。

デバイスの信頼性を確認します。スイッチングデバイスの寄生パラメータの存在により、導通中またはターンオフ中に電圧電流スパイクが発生する可能性があるため、ドライバ回路は回路とデバイスを保護するためにこれらのスパイクを抑制する必要があります。

II.駆動回路の種類

非絶縁ドライバ

ダイレクトドライブ:MOSFET を駆動する最も簡単な方法は、駆動信号を MOSFET のゲートに直接接続することです。この方法は、駆動能力が十分であり、絶縁要件が高くない場合に適しています。

ブートストラップ回路:コンデンサ電圧は急激に変化できないという原理を利用して、MOSFET のスイッチング状態が変化すると電圧が自動的に上昇し、高電圧 MOSFET を駆動します。このアプローチは、MOSFET がコンデンサと共通のグランドを共有できない場合に一般的に使用されます。 BUCK回路などのドライバIC。

孤立したドライバー

フォトカプラ絶縁:主回路からの駆動信号の分離はフォトカプラを介して実現されます。フォトカプラには電気的絶縁と強力な耐干渉性という利点がありますが、周波数応答が制限される可能性があり、過酷な条件下では寿命と信頼性が低下する可能性があります。

トランス絶縁:トランスを使用して主回路から駆動信号を絶縁します。トランス絶縁には、優れた高周波応答、高い絶縁電圧などの利点がありますが、設計は比較的複雑で、寄生パラメータの影響を受けやすくなります。

第三に、駆動回路の設計のポイント

駆動電圧:MOSFET が確実に導通できるようにするには、駆動電圧が MOSFET のしきい値電圧よりも高いことを確認する必要があります。同時に、MOSFET の損傷を避けるために、駆動電圧が高すぎないように注意してください。

駆動電流:MOSFET は電圧駆動デバイスであり、多くの連続駆動電流を必要としませんが、一定のスイッチング速度を確保するにはピーク電流を保証する必要があります。したがって、ドライバ回路は十分なピーク電流を供給できる必要があります。

駆動抵抗:駆動抵抗は、スイッチング速度を制御し、電流スパイクを抑制するために使用されます。抵抗値の選択は、特定の回路と MOSFET の特性に基づいて行う必要があります。一般に、駆動効果や回路性能への影響を避けるために、抵抗値は大きすぎても小さすぎてもいけません。

PCB レイアウト:PCB レイアウト中、駆動回路と MOSFET ゲートの間の配置の長さを可能な限り短くし、駆動効果に対する寄生インダクタンスと寄生抵抗の影響を軽減するために配置の幅を増やす必要があります。同時に、駆動抵抗などの主要コンポーネントを MOSFET ゲートの近くに配置する必要があります。

IV.応用例

MOSFET ドライバー回路は、スイッチング電源、インバーター、モータードライブなど、さまざまなパワーエレクトロニクスデバイスおよび回路で広く使用されています。これらのアプリケーションでは、デバイスの性能と信頼性を向上させるために、ドライバー回路の設計と最適化が重要です。

要約すると、MOSFET 駆動回路はパワーエレクトロニクスおよび回路設計に不可欠な部分です。ドライバー回路を合理的に設計することで、MOSFET が正常かつ確実に動作することが保証され、回路全体の性能と信頼性が向上します。