ចំណេះដឹងមូលដ្ឋានដើម MOSFET និងកម្មវិធី

ចំពោះ​មូលហេតុ​ដែល​ការ​លុប​ចោល​របៀបMOSFETsមិន​ត្រូវ​បាន​ប្រើ វា​មិន​ត្រូវ​បាន​ណែនាំ​ឱ្យ​ឡើង​ដល់​បាត​របស់​វា​។

សម្រាប់ MOSFETs របៀបធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងទាំងពីរនេះ NMOS ត្រូវបានគេប្រើច្រើនជាងធម្មតា។ ហេតុផលគឺថា on-resistance មានទំហំតូច និងងាយស្រួលក្នុងការផលិត។ ដូច្នេះ NMOS ជាទូទៅត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងការផ្លាស់ប្តូរការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល និងកម្មវិធីដ្រាយម៉ូទ័រ។ នៅក្នុងការណែនាំខាងក្រោម NMOS ភាគច្រើនត្រូវបានប្រើប្រាស់។

មានប៉ារ៉ាស៊ីត capacitance រវាងម្ជុលទាំងបីនៃ MOSFET ។ នេះមិនមែនជាអ្វីដែលយើងត្រូវការនោះទេ ប៉ុន្តែបណ្តាលមកពីការកំណត់ដំណើរការផលិត។ អត្ថិភាពនៃប៉ារ៉ាស៊ីត capacitance ធ្វើឱ្យវាកាន់តែមានបញ្ហានៅពេលរចនា ឬជ្រើសរើសសៀគ្វីដ្រាយ ប៉ុន្តែមិនមានវិធីដើម្បីជៀសវាងវាទេ។ យើងនឹងណែនាំលម្អិតនៅពេលក្រោយ។

មានប៉ារ៉ាស៊ីត diode រវាងបង្ហូរ និងប្រភព។ នេះ​គេ​ហៅ​ថា ឌីយ៉ូត​រាងកាយ។ diode នេះមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់នៅពេលបើកបរបន្ទុកអាំងឌុចទ័ (ដូចជាម៉ូទ័រ)។ និយាយអីញ្ចឹង ឌីយ៉ូតរាងកាយមាននៅក្នុង MOSFET តែមួយប៉ុណ្ណោះ ហើយជាធម្មតាមិនត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងបន្ទះឈីបសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នាទេ។

 

2. លក្ខណៈនៃចរន្ត MOSFET

Conducting មានន័យថាដើរតួជា switch ដែលស្មើនឹង switch ត្រូវបានបិទ។

លក្ខណៈរបស់ NMOS គឺថាវានឹងបើកនៅពេលដែល Vgs ធំជាងតម្លៃជាក់លាក់មួយ។ វាស័ក្តិសមសម្រាប់ប្រើនៅពេលដែលប្រភពមានមូលដ្ឋាន (ដ្រាយទាប) ដរាបណាវ៉ុលច្រកទ្វារឈានដល់ 4V ឬ 10V ។

លក្ខណៈរបស់ PMOS គឺថាវានឹងបើកនៅពេលដែល Vgs តិចជាងតម្លៃជាក់លាក់មួយ ដែលសាកសមសម្រាប់ស្ថានភាពដែលប្រភពត្រូវបានភ្ជាប់ទៅ VCC (high-end drive)។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយPMOSអាចត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងងាយស្រួលជាកម្មវិធីបញ្ជាកម្រិតខ្ពស់ NMOS ជាធម្មតាត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងកម្មវិធីបញ្ជាកម្រិតខ្ពស់ដោយសារតែធន់ទ្រាំធំ តម្លៃខ្ពស់ និងប្រភេទជំនួសតិចតួច។

 

3. ការបាត់បង់បំពង់ប្តូរ MOS

មិនថាវាជា NMOS ឬ PMOS ទេ វាមានភាពធន់ទ្រាំបន្ទាប់ពីវាត្រូវបានបើក ដូច្នេះចរន្តនឹងប្រើប្រាស់ថាមពលលើភាពធន់នេះ។ ផ្នែកនៃថាមពលដែលប្រើប្រាស់ត្រូវបានគេហៅថា ការបាត់បង់ចរន្ត។ ការជ្រើសរើស MOSFET ជាមួយនឹងការទប់ទល់តូចនឹងកាត់បន្ថយការបាត់បង់ចរន្ត។ ការតស៊ូ MOSFET ថាមពលទាបនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ជាទូទៅមានប្រហែលរាប់សិបមីលីអូម ហើយមានមីលីអូមជាច្រើនផងដែរ។

នៅពេលដែល MOSFET ត្រូវបានបើក និងបិទ វាមិនត្រូវបញ្ចប់ភ្លាមៗនោះទេ។ វ៉ុលនៅទូទាំង MOS មានដំណើរការថយចុះហើយចរន្តដែលហូរមានដំណើរការកើនឡើង។ ក្នុងអំឡុងពេលនេះ សMOSFETការបាត់បង់គឺជាផលិតផលនៃវ៉ុលនិងចរន្តដែលត្រូវបានគេហៅថាការបាត់បង់ប្តូរ។ ជាធម្មតាការបាត់បង់ការប្តូរគឺធំជាងការបាត់បង់ចរន្ត ហើយប្រេកង់ប្តូរកាន់តែលឿន ការខាតបង់កាន់តែច្រើន។

ផលិតផលនៃវ៉ុលនិងចរន្តនៅពេលដំណើរការគឺមានទំហំធំណាស់ដែលបណ្តាលឱ្យមានការខាតបង់យ៉ាងខ្លាំង។ កាត់បន្ថយពេលវេលាប្តូរអាចកាត់បន្ថយការបាត់បង់កំឡុងពេលដំណើរការនីមួយៗ។ ការកាត់បន្ថយប្រេកង់ប្តូរអាចកាត់បន្ថយចំនួនកុងតាក់ក្នុងមួយឯកតាពេលវេលា។ វិធីសាស្រ្តទាំងពីរអាចកាត់បន្ថយការបាត់បង់ការផ្លាស់ប្តូរ។

ទម្រង់រលកនៅពេលដែល MOSFET ត្រូវបានបើក។ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាផលិតផលនៃវ៉ុលនិងចរន្តនៅពេលដំណើរការគឺមានទំហំធំណាស់ហើយការបាត់បង់ដែលបណ្តាលមកពីក៏មានទំហំធំផងដែរ។ ការកាត់បន្ថយពេលវេលាប្តូរអាចកាត់បន្ថយការបាត់បង់ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការនីមួយៗ។ ការកាត់បន្ថយប្រេកង់ប្តូរអាចកាត់បន្ថយចំនួនកុងតាក់ក្នុងមួយឯកតាពេលវេលា។ វិធីសាស្រ្តទាំងពីរអាចកាត់បន្ថយការបាត់បង់ការផ្លាស់ប្តូរ។

 

4. អ្នកបើកបរ MOSFET

បើប្រៀបធៀបជាមួយត្រង់ស៊ីស្ទ័រ bipolar ជាទូទៅគេជឿថាគ្មានចរន្តដើម្បីបើក MOSFET ទេ ដរាបណាវ៉ុល GS ខ្ពស់ជាងតម្លៃជាក់លាក់មួយ។ នេះងាយស្រួលធ្វើ ប៉ុន្តែយើងក៏ត្រូវការល្បឿនផងដែរ។

វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ MOSFET ថាមានប៉ារ៉ាស៊ីត capacitance រវាង GS និង GD ហើយការបើកបររបស់ MOSFET គឺជាការសាកថ្ម និងការឆក់របស់ capacitor ។ ការសាក capacitor ទាមទារចរន្តមួយ ពីព្រោះ capacitor អាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាសៀគ្វីខ្លីនៅពេលសាក ដូច្នេះចរន្តភ្លាមៗនឹងមានទំហំធំ។ រឿងដំបូងដែលត្រូវយកចិត្តទុកដាក់នៅពេលជ្រើសរើស / រចនាកម្មវិធីបញ្ជា MOSFET គឺបរិមាណនៃចរន្តសៀគ្វីខ្លីភ្លាមៗដែលវាអាចផ្តល់។ ន

រឿងទីពីរដែលត្រូវកត់សម្គាល់គឺថា NMOS ដែលត្រូវបានប្រើជាទូទៅសម្រាប់ការបើកបរកម្រិតខ្ពស់ ត្រូវការវ៉ុលច្រកទ្វារឱ្យធំជាងវ៉ុលប្រភពនៅពេលបើក។ នៅពេលដែល MOSFET ដែលជំរុញផ្នែកខាងខ្ពស់ត្រូវបានបើក វ៉ុលប្រភពគឺដូចគ្នានឹងវ៉ុលបង្ហូរ (VCC) ដូច្នេះវ៉ុលច្រកទ្វារគឺ 4V ឬ 10V ធំជាង VCC នៅពេលនេះ។ ប្រសិនបើអ្នកចង់ទទួលបានវ៉ុលធំជាង VCC នៅក្នុងប្រព័ន្ធតែមួយអ្នកត្រូវការសៀគ្វីជំរុញពិសេស។ អ្នកបើកបរម៉ូតូជាច្រើនមានម៉ាស៊ីនបូមបន្ទុករួមបញ្ចូលគ្នា។ គួរកត់សំគាល់ថា កុងទ័រខាងក្រៅដែលសមស្របគួរតែត្រូវបានជ្រើសរើស ដើម្បីទទួលបានចរន្តសៀគ្វីខ្លីគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីជំរុញ MOSFET ។

 

4V ឬ 10V ដែលបានរៀបរាប់ខាងលើគឺជាវ៉ុលបើកនៃ MOSFETs ដែលប្រើជាទូទៅ ហើយជាការពិតណាស់ រឹមជាក់លាក់ត្រូវតែអនុញ្ញាតក្នុងអំឡុងពេលរចនា។ ហើយតង់ស្យុងកាន់តែខ្ពស់ ល្បឿននៃ conduction កាន់តែលឿន និងធន់នឹង conduction កាន់តែតូច។ ឥឡូវនេះមាន MOSFETs ដែលមានតង់ស្យុងចរន្តតូចជាងដែលប្រើក្នុងវិស័យផ្សេងៗគ្នា ប៉ុន្តែនៅក្នុងប្រព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចរថយន្ត 12V ជាទូទៅ 4V conduction គឺគ្រប់គ្រាន់ហើយ។

 

សម្រាប់សៀគ្វីកម្មវិធីបញ្ជា MOSFET និងការខាតបង់របស់វា សូមយោងទៅលើ AN799 ដែលផ្គូផ្គង MOSFET Drivers របស់ Microchip ទៅ MOSFETs ។ វាលម្អិតណាស់ ដូច្នេះខ្ញុំនឹងមិនសរសេរបន្ថែមទេ។

 

ផលិតផលនៃវ៉ុលនិងចរន្តនៅពេលដំណើរការគឺមានទំហំធំណាស់ដែលបណ្តាលឱ្យមានការខាតបង់យ៉ាងខ្លាំង។ ការកាត់បន្ថយពេលវេលាប្តូរអាចកាត់បន្ថយការបាត់បង់ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការនីមួយៗ។ ការកាត់បន្ថយប្រេកង់ប្តូរអាចកាត់បន្ថយចំនួនកុងតាក់ក្នុងមួយឯកតាពេលវេលា។ វិធីសាស្រ្តទាំងពីរអាចកាត់បន្ថយការបាត់បង់ការផ្លាស់ប្តូរ។

MOSFET គឺជាប្រភេទ FET (មួយទៀតគឺ JFET) ។ វា​អាច​ត្រូវ​បាន​បង្កើត​ឡើង​ទៅ​ក្នុង​របៀប​ពង្រឹង​ឬ​របៀប​លុប, P-channel ឬ N-channel, សរុប​ចំនួន 4 ប្រភេទ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ មានតែរបៀបកែលម្អ N-channel MOSFET ប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានប្រើយ៉ាងពិតប្រាកដ។ និងការកែលម្អប្រភេទ P-channel MOSFET ដូច្នេះ NMOS ឬ PMOS ជាធម្មតាសំដៅទៅលើប្រភេទទាំងពីរនេះ។

 

5. សៀគ្វីកម្មវិធី MOSFET?

លក្ខណៈសំខាន់បំផុតរបស់ MOSFET គឺជាលក្ខណៈប្តូរដ៏ល្អរបស់វា ដូច្នេះវាត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងសៀគ្វីដែលត្រូវការកុងតាក់អេឡិចត្រូនិច ដូចជាការប្តូរការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល និងដ្រាយម៉ូទ័រ ក៏ដូចជាការបន្ថយពន្លឺផងដែរ។

 

អ្នកបើកបរ MOSFET សព្វថ្ងៃនេះមានតម្រូវការពិសេសមួយចំនួន៖

1. កម្មវិធីតង់ស្យុងទាប

នៅពេលប្រើការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល 5V ប្រសិនបើរចនាសម្ព័ន្ធបង្គោល totem ប្រពៃណីត្រូវបានប្រើនៅពេលនេះ ដោយសារត្រង់ស៊ីស្ទ័រមានតង់ស្យុងធ្លាក់ចុះប្រហែល 0.7V នោះវ៉ុលចុងក្រោយពិតប្រាកដដែលបានអនុវត្តទៅច្រកទ្វារគឺត្រឹមតែ 4.3V ប៉ុណ្ណោះ។ នៅពេលនេះយើងជ្រើសរើសអំណាចច្រកនាម

មានហានិភ័យជាក់លាក់នៅពេលប្រើ MOSFET 4.5V ។ បញ្ហាដូចគ្នានេះក៏កើតឡើងផងដែរនៅពេលប្រើ 3V ឬការផ្គត់ផ្គង់ថាមពលតង់ស្យុងទាបផ្សេងទៀត។

2. កម្មវិធីវ៉ុលធំទូលាយ

វ៉ុលបញ្ចូលមិនមែនជាតម្លៃថេរទេ វានឹងផ្លាស់ប្តូរទៅតាមពេលវេលា ឬកត្តាផ្សេងៗទៀត។ ការផ្លាស់ប្តូរនេះបណ្តាលឱ្យវ៉ុលបើកបរដែលផ្តល់ដោយសៀគ្វី PWM ទៅ MOSFET មិនស្ថិតស្ថេរ។

ដើម្បីធ្វើឱ្យ MOSFETs មានសុវត្ថភាពនៅក្រោមតង់ស្យុងច្រកទ្វារខ្ពស់ MOSFETs ជាច្រើនមាននិយតករតង់ស្យុងដែលភ្ជាប់មកជាមួយដើម្បីកំណត់ទំហំវ៉ុលរបស់ច្រកទ្វារដោយបង្ខំ។ ក្នុងករណីនេះនៅពេលដែលវ៉ុលបើកបរដែលបានផ្តល់លើសពីវ៉ុលនៃបំពង់និយតករវ៉ុលវានឹងបណ្តាលឱ្យមានការប្រើប្រាស់ថាមពលឋិតិវន្តធំ។

ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ប្រសិនបើអ្នកគ្រាន់តែប្រើគោលការណ៍នៃការបែងចែកតង់ស្យុង resistor ដើម្បីកាត់បន្ថយវ៉ុលច្រកទ្វារនោះ MOSFET នឹងដំណើរការល្អនៅពេលដែលវ៉ុលបញ្ចូលមានកម្រិតខ្ពស់ ប៉ុន្តែនៅពេលដែលវ៉ុលបញ្ចូលត្រូវបានកាត់បន្ថយ វ៉ុលច្រកទ្វារនឹងមិនគ្រប់គ្រាន់ ដែលបណ្តាលឱ្យ ចរន្តមិនពេញលេញ បង្កើនការប្រើប្រាស់ថាមពល។

3. កម្មវិធីតង់ស្យុងពីរ

នៅក្នុងសៀគ្វីត្រួតពិនិត្យមួយចំនួន ផ្នែកតក្កវិជ្ជាប្រើប្រាស់វ៉ុលឌីជីថលធម្មតា 5V ឬ 3.3V ខណៈពេលដែលផ្នែកថាមពលប្រើប្រាស់វ៉ុល 12V ឬខ្ពស់ជាងនេះ។ វ៉ុលទាំងពីរត្រូវបានភ្ជាប់ទៅដីរួម។

នេះបង្កើនតម្រូវការក្នុងការប្រើប្រាស់សៀគ្វីដើម្បីឱ្យផ្នែកខាងតង់ស្យុងទាបអាចគ្រប់គ្រង MOSFET លើផ្នែកតង់ស្យុងខ្ពស់។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ MOSFET នៅផ្នែកខាងតង់ស្យុងខ្ពស់ក៏នឹងប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាដែលបានរៀបរាប់នៅក្នុង 1 និង 2 ។

ក្នុងករណីទាំងបីនេះ រចនាសម្ព័ន្ធបង្គោល totem មិនអាចបំពេញតាមតម្រូវការទិន្នផលទេ ហើយ ICs កម្មវិធីបញ្ជា MOSFET ជាច្រើនដែលនៅក្រៅធ្នើ ហាក់ដូចជាមិនរួមបញ្ចូលរចនាសម្ព័ន្ធកំណត់វ៉ុលច្រកទ្វារទេ។

 

ដូច្នេះ ខ្ញុំ​បាន​រចនា​សៀគ្វី​ទូទៅ​មួយ​ដើម្បី​បំពេញ​តម្រូវការ​ទាំង​បី​នេះ។

ន

សៀគ្វីកម្មវិធីបញ្ជាសម្រាប់ NMOS

នៅទីនេះខ្ញុំនឹងធ្វើការវិភាគសាមញ្ញនៃសៀគ្វីកម្មវិធីបញ្ជា NMOS៖

Vl និង Vh គឺជាការផ្គត់ផ្គង់ថាមពលកម្រិតទាប និងកម្រិតខ្ពស់រៀងៗខ្លួន។ វ៉ុលទាំងពីរអាចដូចគ្នាប៉ុន្តែ Vl មិនគួរលើសពី Vh ។

Q1 និង Q2 បង្កើតជាបង្គោល totem ដាក់បញ្ច្រាស ដើម្បីសម្រេចបានភាពឯកោ ខណៈពេលដែលធានាថា បំពង់អ្នកបើកបរទាំងពីរ Q3 និង Q4 មិនបើកក្នុងពេលតែមួយ។

R2 និង R3 ផ្តល់នូវសេចក្តីយោងវ៉ុល PWM ។ តាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរឯកសារយោងនេះ សៀគ្វីអាចត្រូវបានដំណើរការនៅក្នុងទីតាំងដែលទម្រង់រលកសញ្ញា PWM មានភាពចោតខ្លាំង។

Q3 និង Q4 ត្រូវបានប្រើដើម្បីផ្តល់ចរន្តដ្រាយ។ នៅពេលបើក Q3 និង Q4 មានការធ្លាក់ចុះតង់ស្យុងអប្បបរមានៃ Vce ទាក់ទងទៅនឹង Vh និង GND ប៉ុណ្ណោះ។ ការធ្លាក់ចុះតង់ស្យុងនេះគឺជាធម្មតាត្រឹមតែប្រហែល 0.3V ដែលទាបជាង Vce នៃ 0.7V ។

R5 និង R6 គឺ​ជា​ឧបករណ៍​ទប់ទល់​ដែល​ប្រើ​សម្រាប់​សំណាក​វ៉ុល​ច្រកទ្វារ។ វ៉ុលគំរូបង្កើតមតិអវិជ្ជមានខ្លាំងចំពោះមូលដ្ឋាននៃ Q1 និង Q2 ដល់ Q5 ដូច្នេះកំណត់វ៉ុលច្រកទ្វារទៅជាតម្លៃកំណត់។ តម្លៃនេះអាចត្រូវបានកែតម្រូវតាមរយៈ R5 និង R6 ។

ជាចុងក្រោយ R1 ផ្តល់នូវដែនកំណត់ចរន្តមូលដ្ឋានសម្រាប់ Q3 និង Q4 ហើយ R4 ផ្តល់នូវដែនកំណត់ចរន្តច្រកសម្រាប់ MOSFET ដែលជាដែនកំណត់នៃទឹកកកនៃ Q3 និង Q4 ។ បើចាំបាច់ capacitor បង្កើនល្បឿនអាចត្រូវបានភ្ជាប់ស្របទៅនឹង R4 ។

សៀគ្វីនេះផ្តល់នូវលក្ខណៈពិសេសដូចខាងក្រោមៈ

1. ប្រើវ៉ុលចំហៀងទាប និង PWM ដើម្បីជំរុញ MOSFET ចំហៀងខ្ពស់។

2. ប្រើសញ្ញា PWM ទំហំតូច ដើម្បីជំរុញ MOSFET ដែលមានតម្រូវការតង់ស្យុងច្រកខ្ពស់។

3. ដែនកំណត់កំពូលនៃវ៉ុលច្រកទ្វារ

4. ដែនកំណត់ចរន្តបញ្ចូលនិងទិន្នផល

5. ដោយប្រើរេស៊ីស្តង់សមស្រប ការប្រើប្រាស់ថាមពលទាបខ្លាំងអាចសម្រេចបាន។

6. សញ្ញា PWM ត្រូវបានដាក់បញ្ច្រាស។ NMOS មិនត្រូវការលក្ខណៈពិសេសនេះទេ ហើយអាចដោះស្រាយបានដោយដាក់ Inverter នៅខាងមុខ។

នៅពេលរចនាឧបករណ៍ចល័ត និងផលិតផលឥតខ្សែ ការកែលម្អដំណើរការផលិតផល និងការពង្រីកអាយុកាលថ្មគឺជាបញ្ហាពីរដែលអ្នករចនាត្រូវប្រឈមមុខ។ ឧបករណ៍បំលែង DC-DC មានគុណសម្បត្តិនៃប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ចរន្តទិន្នផលធំ និងចរន្តស្ងាត់ទាប ដែលធ្វើឱ្យពួកវាស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ផ្តល់ថាមពលដល់ឧបករណ៍ចល័ត។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ និន្នាការចម្បងក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យានៃការរចនាឧបករណ៍បំប្លែង DC-DC គឺ៖ (1) បច្ចេកវិទ្យាប្រេកង់ខ្ពស់៖ នៅពេលដែលប្រេកង់ប្តូរកើនឡើង ទំហំនៃកុងទ័រប្តូរក៏ត្រូវបានកាត់បន្ថយ ដង់ស៊ីតេថាមពលក៏កើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងផងដែរ។ ហើយការឆ្លើយតបថាមវន្តត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង។ . ប្រេកង់ប្តូរនៃឧបករណ៍បំលែង DC-DC ដែលមានថាមពលទាបនឹងកើនឡើងដល់កម្រិត megahertz ។ (2) បច្ចេកវិជ្ជាតង់ស្យុងទិន្នផលទាប៖ ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍន៍ជាបន្តបន្ទាប់នៃបច្ចេកវិជ្ជាផលិត semiconductor វ៉ុលប្រតិបត្តិការរបស់ microprocessors និងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកចល័តកាន់តែទាបទៅៗ ដែលទាមទារឧបករណ៍បំប្លែង DC-DC នាពេលអនាគតដើម្បីផ្តល់វ៉ុលលទ្ធផលទាបដើម្បីសម្របទៅនឹង microprocessors ។ តម្រូវការសម្រាប់ដំណើរការ និងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកចល័ត។

ការអភិវឌ្ឍន៍នៃបច្ចេកវិទ្យាទាំងនេះបានដាក់ចេញនូវតម្រូវការខ្ពស់សម្រាប់ការរចនាសៀគ្វីបន្ទះឈីបថាមពល។ ជាដំបូងនៅពេលដែលប្រេកង់ប្តូរបន្តកើនឡើង តម្រូវការខ្ពស់ត្រូវបានដាក់លើដំណើរការនៃធាតុប្តូរ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ សៀគ្វីដ្រាយនៃធាតុប្តូរដែលត្រូវគ្នាត្រូវតែផ្តល់ដើម្បីធានាថាធាតុប្តូរដំណើរការជាធម្មតានៅពេលប្តូរប្រេកង់រហូតដល់ MHz ។ ទីពីរ សម្រាប់ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកចល័តដែលដំណើរការដោយថាមពលថ្ម វ៉ុលការងាររបស់សៀគ្វីមានកម្រិតទាប (យកថ្មលីចូមជាឧទាហរណ៍ វ៉ុលការងារគឺ 2.5 ~ 3.6V) ដូច្នេះវ៉ុលដំណើរការរបស់បន្ទះឈីបថាមពលមានកម្រិតទាប។

 

MOSFET មានភាពធន់ទ្រាំទាបបំផុត និងប្រើប្រាស់ថាមពលទាប។ MOSFET ជាញឹកញាប់ត្រូវបានគេប្រើជាកុងតាក់ថាមពលនៅក្នុងបន្ទះឈីប DC-DC ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់នាពេលបច្ចុប្បន្ន។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយដោយសារតែសមត្ថភាពប៉ារ៉ាស៊ីតដ៏ធំនៃ MOSFET សមត្ថភាពច្រកទ្វារនៃបំពង់ប្តូរ NMOS ជាទូទៅគឺខ្ពស់រហូតដល់រាប់សិប picofarads ។ នេះផ្តល់នូវតម្រូវការខ្ពស់ជាងមុនសម្រាប់ការរចនានៃប្រេកង់ប្រតិបត្តិការខ្ពស់ DC-DC converter switching tube circuit drive។

នៅក្នុងការរចនា ULSI វ៉ុលទាប មានភាពខុសគ្នានៃសៀគ្វីតក្កវិជ្ជា CMOS និង BiCMOS ដោយប្រើរចនាសម្ព័ន្ធ bootstrap boost និងសៀគ្វី drive ជាបន្ទុកធំ។ សៀគ្វីទាំងនេះអាចដំណើរការជាធម្មតាជាមួយនឹងវ៉ុលផ្គត់ផ្គង់ថាមពលទាបជាង 1V ហើយអាចដំណើរការនៅប្រេកង់រាប់សិបមេហ្គាហឺត ឬរាប់រយមេហ្គាហឺត ជាមួយនឹងសមត្ថភាពផ្ទុកចាប់ពី 1 ដល់ 2pF ។ អត្ថបទនេះប្រើសៀគ្វីជំរុញ bootstrap ដើម្បីរចនាសៀគ្វីដ្រាយដែលមានសមត្ថភាពផ្ទុកបន្ទុកធំដែលសមរម្យសម្រាប់តង់ស្យុងទាប ឧបករណ៍បំលែងប្រេកង់ប្តូរខ្ពស់ DC-DC ។ សៀគ្វីនេះត្រូវបានរចនាឡើងដោយផ្អែកលើដំណើរការ Samsung AHP615 BiCMOS និងផ្ទៀងផ្ទាត់ដោយការក្លែងធ្វើ Hspice ។ នៅពេលដែលវ៉ុលផ្គត់ផ្គង់គឺ 1.5V ហើយសមត្ថភាពផ្ទុកគឺ 60pF ប្រេកង់ប្រតិបត្តិការអាចឈានដល់លើសពី 5MHz ។

ន

លក្ខណៈពិសេសនៃការផ្លាស់ប្តូរ MOSFET

ន

1. លក្ខណៈឋិតិវន្ត

ក្នុងនាមជាធាតុប្តូរ MOSFET ក៏ដំណើរការក្នុងស្ថានភាពពីរដែរ៖ បិទ ឬបើក។ ដោយសារ MOSFET គឺជាធាតុផ្សំដែលគ្រប់គ្រងដោយវ៉ុល ស្ថានភាពការងាររបស់វាត្រូវបានកំណត់ជាចម្បងដោយ gate-source voltage uGS ។

 

លក្ខណៈការងារមានដូចខាងក្រោម៖

※ uGS＜វ៉ុលបើក UT៖ MOSFET ដំណើរការនៅក្នុងតំបន់កាត់ផ្តាច់ ចរន្តប្រភពបង្ហូរ iDS ជាមូលដ្ឋាន 0 វ៉ុលលទ្ធផល uDS≈ UDD ហើយ MOSFET ស្ថិតក្នុងស្ថានភាព "បិទ"។

※ uGS> បើកវ៉ុល UT: MOSFET ដំណើរការនៅក្នុងតំបន់ conduction, drain-source current iDS=UDD/(RD+rDS)។ ក្នុងចំណោមពួកគេ rDS គឺជាភាពធន់ទ្រាំប្រភពបង្ហូរនៅពេលដែល MOSFET ត្រូវបានបើក។ វ៉ុលលទ្ធផល UDS=UDD?rDS/(RD+rDS) ប្រសិនបើ rDS＜＜RD, uDS≈0V នោះ MOSFET ស្ថិតក្នុងស្ថានភាព "បើក"។

2. លក្ខណៈថាមវន្ត

MOSFET ក៏មានដំណើរការផ្លាស់ប្តូរនៅពេលប្តូររវាងរដ្ឋបើក និងបិទ ប៉ុន្តែលក្ខណៈថាមវន្តរបស់វាពឹងផ្អែកជាចម្បងទៅលើពេលវេលាដែលត្រូវការដើម្បីសាក និងបញ្ចេញសមត្ថភាពដែលជាប់ទាក់ទងនឹងសៀគ្វី និងការប្រមូលផ្តុំបន្ទុក និងការហូរចេញនៅពេលដែលបំពង់ខ្លួនវាបើក និងបិទ។ ពេលវេលារលាយគឺតូចណាស់។

នៅពេលដែលវ៉ុលបញ្ចូល ui ផ្លាស់ប្តូរពីខ្ពស់ទៅទាប ហើយ MOSFET ផ្លាស់ប្តូរពីស្ថានភាព on ទៅស្ថានភាពបិទ ការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល UDD គិតថ្លៃ CL ឆ្លងកាត់ RD ហើយពេលវេលាសាកថេរ τ1=RDCL ។ ដូច្នេះវ៉ុលលទ្ធផល uo ត្រូវការឆ្លងកាត់ការពន្យាពេលជាក់លាក់មួយមុនពេលផ្លាស់ប្តូរពីកម្រិតទាបទៅកម្រិតខ្ពស់; នៅពេលដែលវ៉ុលបញ្ចូល ui ផ្លាស់ប្តូរពីទាបទៅខ្ពស់ ហើយ MOSFET ផ្លាស់ប្តូរពីស្ថានភាពបិទទៅស្ថានភាពនៅលើ បន្ទុកនៅលើ stray capacitance CL ឆ្លងកាត់ rDS Discharge កើតឡើងជាមួយនឹងពេលវេលាបញ្ចេញថេរτ2≈rDSCL។ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាវ៉ុលលទ្ធផល Uo ក៏ត្រូវការការពន្យាពេលជាក់លាក់ផងដែរ មុនពេលវាអាចប្តូរទៅកម្រិតទាប។ ប៉ុន្តែដោយសារតែ rDS មានទំហំតូចជាង RD ច្រើន ពេលវេលាបំប្លែងពីការកាត់ទៅជាចរន្តគឺខ្លីជាងពេលបំប្លែងពីចរន្តទៅការកាត់។

ដោយសារភាពធន់នៃប្រភពបង្ហូរ rDS នៃ MOSFET នៅពេលដែលវាត្រូវបានបើកមានទំហំធំជាងភាពធន់នឹងតិត្ថិភាព rCES នៃត្រង់ស៊ីស្ទ័រ ហើយភាពធន់ទ្រាំនឹងការបង្ហូរខាងក្រៅ RD ក៏ធំជាងការតស៊ូប្រមូល RC នៃត្រង់ស៊ីស្ទ័រ ពេលវេលាសាក និងការបញ្ចេញ នៃ MOSFET គឺវែងជាងដែលធ្វើឱ្យ MOSFET ល្បឿនប្តូរគឺទាបជាងត្រង់ស៊ីស្ទ័រ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងសៀគ្វី CMOS ដោយសារសៀគ្វីសាក និងសៀគ្វីបញ្ចេញគឺជាសៀគ្វីធន់ទ្រាំទាប ដំណើរការសាកថ្ម និងបញ្ចេញចេញមានល្បឿនលឿន ដែលបណ្តាលឱ្យមានល្បឿនប្តូរខ្ពស់សម្រាប់សៀគ្វី CMOS ។