Dlaczego oba tranzystory: BJT i ​​FET na wyjściu IC?


20

Oto struktura sterownika bramki FAN3100:

wprowadź opis zdjęcia tutaj (pochodzi z arkusza danych )

Jak widać - są dwa przełączniki wyjściowe: CMOS i BJT.

Dlaczego umieścili ich obu?


Kolejne pytanie, które się pojawia, to dlaczego dolna NPN to NPN, a nie PNP
— Harry Svensson

Zwróć uwagę na wejścia różnicowe. To sprawia, że ​​ten kierowca jest bardziej odporny na zakłócenia naziemne.
— analogsystemsrf

Odpowiedzi:


27

Paragraf 2 opisu mówi:

Sterowniki FAN3100 wykorzystują architekturę MillerDrive TM do końcowego stopnia wyjściowego. Ta dwubiegunowa kombinacja MOSFET zapewnia wysoki prąd szczytowy podczas etapu plateau Millera procesu włączania / wyłączania MOSFET, aby zminimalizować straty przełączania, zapewniając jednocześnie wahania napięcia między szynami i prąd wsteczny.

Na dole strony 14 w sekcji * MillerDrive Gate Drive Technology ”wyjaśniono:

Architektura MillerDrive ma na celu przyspieszenie przełączania poprzez zapewnienie najwyższego prądu w regionie płaskowyżu Millera, gdy pojemność odpływu MOSFET jest ładowana lub rozładowywana w ramach precesji włączania / wyłączania. W zastosowaniach, w których przełączanie zerowego napięcia podczas interwału włączania lub wyłączania MOSFET jest możliwe, sterownik dostarcza wysoki prąd szczytowy do szybkiego przełączania, mimo że plateau Millera nie występuje. Taka sytuacja często występuje w zastosowaniach z prostownikiem synchronicznym, ponieważ dioda ciała zwykle przewodzi, zanim MOSFET zostanie włączony.

Odpowiedź na „ Kto może mi powiedzieć o płaskowyżu Millera? ” Wyjaśnia to w ten sposób:

Gdy spojrzysz na arkusz danych MOSFET, w charakterystyce ładunku bramki zobaczysz płaską, poziomą część. Jest to tak zwany płaskowyż Millera. Kiedy urządzenie się przełącza, napięcie bramki jest faktycznie zaciśnięte do napięcia plateau i pozostaje tam do momentu dodania / usunięcia wystarczającego ładunku, aby urządzenie mogło się przełączyć. Jest przydatny w szacowaniu wymagań dotyczących jazdy, ponieważ informuje o napięciu na płaskowyżu i wymaganym ładunku do przełączenia urządzenia. W ten sposób można obliczyć rzeczywisty rezystor napędowy bramy dla danego czasu przełączania.

BJT są w stanie pobudzić wyjście, podczas gdy MOSFET-y rosną. MOSFETY mogą następnie zapewnić wahania napięcia między szynami.


Ciekawa topologia, ale nic nie rozumiem: jak może włączyć się niższy NMOS, skoro jego Vgs jest zaciśnięty na ~ 0,7 V przez niższy NPN BJT? Będzie działać, jeśli dolny mosfet ma bardzo niskie Vgs (th), ale czy mogą wytworzyć, powiedzmy, ~ 100mV próg NMOS? Rozumiem, że jest to uproszczony schemat, więc coś można było pominąć w tym względzie, jednak dlaczego nie umieścić symbolu bufora przed bazą NPN, jeśli tam jest, w końcu w maszynie dodatniej szyny jest bufor odwracający przed górną NPN . Nie rysowanie jednego, gdy jest, wydaje się głupim uproszczeniem.
— Lorenzo Donati wspiera Monikę

Nie mam pojęcia. Uznałem to pytanie za interesujące, nie miałem jednoznacznej odpowiedzi, przeprowadziłem małe badania i, ku mojemu zdziwieniu, otrzymałem odpowiedź zaakceptowaną i pozytywnie ocenioną. Jak mówisz, schemat blokowy jest prawdopodobnie uproszczeniem, NPN może nie być bardzo dobry i może istnieć pewien opór lub ograniczenie prądu w jego podstawie.
— Tranzystor

Problem rozwiązany, dzięki! Zagłębiłem się w arkuszu danych i rzeczywiście w dalszej części znajduje się rysunek (rysunek 42), który pokazuje szczegóły architektury MillerDrive. Pokazuje, że zarówno górny, jak i dolny BJT mają własny obwód sterujący, składający się z kilku tranzystorów MOSFET.
— Lorenzo Donati wspiera Monikę

@Lorenzo, dzięki za opinie. Przeskanowałem arkusz danych podczas badania odpowiedzi, ale nie zauważyłem znaczenia tego diagramu.
— Tranzystor

1
Nie ma za co! Nadal uważam za głupie „uproszczony schemat”. To nie jest „uproszczone”, to jest złe! Gdyby nie chcieli pokazać tylko 4 dodatkowych MOSFETÓW w obawie przed nadmiernie skomplikowanymi rzeczami, wystarczyłoby umieścić pudełko przed bazami BJT z napisem „driver”. Meh!
— Lorenzo Donati wspiera Monikę

11

Stopnie wyjściowe CMOS i BJT są połączone z jednego stopnia, producent nazywa to „MillerDrive (tm)”.

Dlaczego to robią, wyjaśniono w arkuszu danych:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Domyślam się, że chcą osiągnąć określoną wydajność (napęd wyjściowy), której nie można osiągnąć tylko przy użyciu tranzystorów CMOS lub tylko przy użyciu NPN z procesem produkcyjnym, którego używają dla tego układu.

V.domi,szatV.bmi

Sieci NPN najprawdopodobniej będą w stanie dostarczyć więcej prądu i będą się przełączać szybciej. Może to być konsekwencja wykorzystywanego przez nich procesu produkcyjnego, ponieważ możliwe jest, że w innym procesie MOSFET są o wiele lepsze, że podobną wydajność można uzyskać tylko przy użyciu CMOS. Taki proces może być jednak droższy.


9

Zauważ, że górna NPN może sprawić, że moc wyjściowa osiągnie VDD-0,7 V. Zakładam, że zadaniem mosfeta jest dbanie o ostatnie 0,7 V.

Wygląda na to, że BJT wykonują większość chrząkania, a mosfety dbają o to, aby sygnał wyjściowy osiągnął VDD i silny GND.

Mogę się jednak mylić.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.