MOSFET ಮೂಲ ಮೂಲ ಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್

ಏಕೆ ಸವಕಳಿ ಮೋಡ್ ಬಗ್ಗೆMOSFET ಗಳುಬಳಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಅದರ ಕೆಳಭಾಗಕ್ಕೆ ಹೋಗಲು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ.

ಈ ಎರಡು ವರ್ಧನೆ-ಮೋಡ್ MOSFET ಗಳಿಗೆ, NMOS ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕಾರಣವೆಂದರೆ ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ತಯಾರಿಸಲು ಸುಲಭವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, NMOS ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ಮತ್ತು ಮೋಟಾರ್ ಡ್ರೈವ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೆಳಗಿನ ಪರಿಚಯದಲ್ಲಿ, NMOS ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

MOSFET ನ ಮೂರು ಪಿನ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಪರಾವಲಂಬಿ ಧಾರಣವಿದೆ. ಇದು ನಮಗೆ ಬೇಕಾಗಿರುವುದು ಅಲ್ಲ, ಆದರೆ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮಿತಿಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಾವಲಂಬಿ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಅಸ್ತಿತ್ವವು ಡ್ರೈವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವಾಗ ಅಥವಾ ಆಯ್ಕೆಮಾಡುವಾಗ ಹೆಚ್ಚು ತೊಂದರೆದಾಯಕವಾಗಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅದನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಯಾವುದೇ ಮಾರ್ಗವಿಲ್ಲ. ನಾವು ಅದನ್ನು ನಂತರ ವಿವರವಾಗಿ ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಡ್ರೈನ್ ಮತ್ತು ಮೂಲದ ನಡುವೆ ಪರಾವಲಂಬಿ ಡಯೋಡ್ ಇದೆ. ಇದನ್ನು ದೇಹ ಡಯೋಡ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಂಡಕ್ಟಿವ್ ಲೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುವಾಗ ಈ ಡಯೋಡ್ ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಮೋಟಾರುಗಳು). ಮೂಲಕ, ದೇಹದ ಡಯೋಡ್ ಒಂದೇ MOSFET ನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಚಿಪ್ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವುದಿಲ್ಲ.

 

2. MOSFET ವಹನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

ನಡೆಸುವುದು ಎಂದರೆ ಸ್ವಿಚ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವುದು, ಇದು ಸ್ವಿಚ್ ಅನ್ನು ಮುಚ್ಚುವುದಕ್ಕೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ.

NMOS ನ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವೆಂದರೆ Vgs ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ ಅದು ಆನ್ ಆಗುತ್ತದೆ. ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ 4V ಅಥವಾ 10V ತಲುಪುವವರೆಗೆ ಮೂಲವು ಗ್ರೌಂಡ್ ಮಾಡಿದಾಗ (ಲೋ-ಎಂಡ್ ಡ್ರೈವ್) ಬಳಕೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

PMOS ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೆಂದರೆ Vgs ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ ಅದು ಆನ್ ಆಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಮೂಲವನ್ನು VCC ಗೆ (ಹೈ-ಎಂಡ್ ಡ್ರೈವ್) ಸಂಪರ್ಕಿಸಿರುವ ಸಂದರ್ಭಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಆದಾಗ್ಯೂPMOSಉನ್ನತ-ಮಟ್ಟದ ಡ್ರೈವರ್‌ನಂತೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು, ದೊಡ್ಡ ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್, ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಲೆ ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಬದಲಿ ಪ್ರಕಾರಗಳಿಂದಾಗಿ NMOS ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉನ್ನತ-ಮಟ್ಟದ ಡ್ರೈವರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

 

3. MOS ಸ್ವಿಚ್ ಟ್ಯೂಬ್ ನಷ್ಟ

ಅದು NMOS ಅಥವಾ PMOS ಆಗಿರಲಿ, ಅದನ್ನು ಆನ್ ಮಾಡಿದ ನಂತರ ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಇರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಮೇಲೆ ಕರೆಂಟ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಸೇವಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ಈ ಭಾಗವನ್ನು ವಹನ ನಷ್ಟ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಣ್ಣ ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ MOSFET ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ವಹನ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇಂದಿನ ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ MOSFET ಆನ್-ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹತ್ತಾರು ಮಿಲಿಯೋಮ್‌ಗಳಷ್ಟಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹಲವಾರು ಮಿಲಿಯೋಮ್‌ಗಳು ಸಹ ಇವೆ.

MOSFET ಅನ್ನು ಆನ್ ಮತ್ತು ಆಫ್ ಮಾಡಿದಾಗ, ಅದನ್ನು ತಕ್ಷಣವೇ ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಬಾರದು. MOS ನಲ್ಲಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಮತ್ತು ಹರಿಯುವ ಪ್ರವಾಹವು ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಈ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ, ದಿMOSFET ನನಷ್ಟವು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟಗಳು ವಹನ ನಷ್ಟಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ವೇಗವಾಗಿ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನ, ಹೆಚ್ಚಿನ ನಷ್ಟಗಳು.

ವಹನದ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ ಉತ್ಪನ್ನವು ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ, ಇದು ದೊಡ್ಡ ನಷ್ಟವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಸಮಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ವಹನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು; ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ಯುನಿಟ್ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಸ್ವಿಚ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಎರಡೂ ವಿಧಾನಗಳು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.

MOSFET ಅನ್ನು ಆನ್ ಮಾಡಿದಾಗ ತರಂಗರೂಪ. ವಹನದ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ ಉತ್ಪನ್ನವು ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಉಂಟಾಗುವ ನಷ್ಟವು ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಎಂದು ನೋಡಬಹುದು. ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಸಮಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ವಹನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು; ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ಯುನಿಟ್ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಸ್ವಿಚ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಎರಡೂ ವಿಧಾನಗಳು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.

 

4. MOSFET ಚಾಲಕ

ಬೈಪೋಲಾರ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, GS ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುವವರೆಗೆ MOSFET ಅನ್ನು ಆನ್ ಮಾಡಲು ಯಾವುದೇ ಕರೆಂಟ್ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನಂಬಲಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ಮಾಡುವುದು ಸುಲಭ, ಆದರೆ ನಮಗೆ ವೇಗವೂ ಬೇಕು.

MOSFET ನ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ GS ಮತ್ತು GD ನಡುವೆ ಪರಾವಲಂಬಿ ಧಾರಣವಿದೆ ಎಂದು ಕಾಣಬಹುದು ಮತ್ತು MOSFET ನ ಚಾಲನೆಯು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಕೆಪಾಸಿಟರ್‌ನ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿದೆ. ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲು ಕರೆಂಟ್ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ತತ್ಕ್ಷಣದ ಪ್ರವಾಹವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತದೆ. MOSFET ಡ್ರೈವರ್ ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆಮಾಡುವಾಗ/ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವಾಗ ಗಮನ ಕೊಡಬೇಕಾದ ಮೊದಲ ವಿಷಯವೆಂದರೆ ಅದು ಒದಗಿಸಬಹುದಾದ ತತ್ಕ್ಷಣದ ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಪ್ರವಾಹದ ಪ್ರಮಾಣ. ​

ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಎರಡನೆಯ ವಿಷಯವೆಂದರೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉನ್ನತ-ಮಟ್ಟದ ಚಾಲನೆಗಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ NMOS, ಆನ್ ಮಾಡಿದಾಗ ಮೂಲ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಹೈ-ಸೈಡ್ ಚಾಲಿತ MOSFET ಅನ್ನು ಆನ್ ಮಾಡಿದಾಗ, ಮೂಲ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡ್ರೈನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (VCC) ಯಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಈ ಸಮಯದಲ್ಲಿ VCC ಗಿಂತ 4V ಅಥವಾ 10V ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನೀವು ಅದೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ VCC ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಬಯಸಿದರೆ, ನಿಮಗೆ ವಿಶೇಷ ಬೂಸ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಅನೇಕ ಮೋಟಾರು ಚಾಲಕರು ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪಂಪ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ. MOSFET ಅನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಶಾರ್ಟ್-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸೂಕ್ತವಾದ ಬಾಹ್ಯ ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಬೇಕು ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು.

 

ಮೇಲೆ ತಿಳಿಸಲಾದ 4V ಅಥವಾ 10V ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ MOSFET ಗಳ ಟರ್ನ್-ಆನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಆಗಿದೆ, ಮತ್ತು ವಿನ್ಯಾಸದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅಂಚುಗಳನ್ನು ಅನುಮತಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್, ವೇಗವಾಗಿ ವಹನ ವೇಗ ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ ವಹನ ಪ್ರತಿರೋಧ. ಈಗ ವಿವಿಧ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಸಣ್ಣ ವಹನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳೊಂದಿಗೆ MOSFET ಗಳು ಇವೆ, ಆದರೆ 12V ಆಟೋಮೋಟಿವ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 4V ವಹನವು ಸಾಕು.

 

MOSFET ಡ್ರೈವರ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮತ್ತು ಅದರ ನಷ್ಟಗಳಿಗಾಗಿ, ದಯವಿಟ್ಟು ಮೈಕ್ರೋಚಿಪ್‌ನ AN799 ಮ್ಯಾಚಿಂಗ್ MOSFET ಡ್ರೈವರ್‌ಗಳನ್ನು MOSFET ಗಳಿಗೆ ನೋಡಿ. ಇದು ತುಂಬಾ ವಿವರವಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ನಾನು ಹೆಚ್ಚು ಬರೆಯುವುದಿಲ್ಲ.

 

ವಹನದ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದ ಉತ್ಪನ್ನವು ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ, ಇದು ದೊಡ್ಡ ನಷ್ಟವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಸಮಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ವಹನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು; ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ಯುನಿಟ್ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಸ್ವಿಚ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಎರಡೂ ವಿಧಾನಗಳು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.

MOSFET ಒಂದು ರೀತಿಯ FET ಆಗಿದೆ (ಇನ್ನೊಂದು JFET). ಇದನ್ನು ವರ್ಧನೆ ಮೋಡ್ ಅಥವಾ ಡಿಪ್ಲೀಶನ್ ಮೋಡ್, ಪಿ-ಚಾನಲ್ ಅಥವಾ ಎನ್-ಚಾನೆಲ್, ಒಟ್ಟು 4 ಪ್ರಕಾರಗಳಾಗಿ ಮಾಡಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವರ್ಧನೆ-ಮೋಡ್ N-ಚಾನೆಲ್ MOSFET ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು ವರ್ಧನೆ-ರೀತಿಯ P-ಚಾನೆಲ್ MOSFET, ಆದ್ದರಿಂದ NMOS ಅಥವಾ PMOS ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಈ ಎರಡು ಪ್ರಕಾರಗಳನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖಿಸುತ್ತದೆ.

 

5. MOSFET ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್?

MOSFET ಯ ಅತ್ಯಂತ ಗಮನಾರ್ಹ ಲಕ್ಷಣವೆಂದರೆ ಅದರ ಉತ್ತಮ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸ್ವಿಚ್‌ಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಪವರ್ ಸಪ್ಲೈಸ್ ಮತ್ತು ಮೋಟಾರ್ ಡ್ರೈವ್‌ಗಳು, ಹಾಗೆಯೇ ಬೆಳಕಿನ ಮಬ್ಬಾಗಿಸುವಿಕೆ.

 

ಇಂದಿನ MOSFET ಡ್ರೈವರ್‌ಗಳು ಹಲವಾರು ವಿಶೇಷ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ:

1. ಕಡಿಮೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್

5V ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ, ಈ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಟೋಟೆಮ್ ಪೋಲ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಬಳಸಿದರೆ, ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಸುಮಾರು 0.7V ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡ್ರಾಪ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, ಗೇಟ್‌ಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾದ ನಿಜವಾದ ಅಂತಿಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕೇವಲ 4.3V ಆಗಿದೆ. ಈ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ನಾವು ನಾಮಮಾತ್ರದ ಗೇಟ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ

4.5V MOSFET ಅನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅಪಾಯವಿದೆ. 3V ಅಥವಾ ಇತರ ಕಡಿಮೆ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜುಗಳನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ ಅದೇ ಸಮಸ್ಯೆ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.

2. ವೈಡ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್

ಇನ್ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸ್ಥಿರ ಮೌಲ್ಯವಲ್ಲ, ಇದು ಸಮಯ ಅಥವಾ ಇತರ ಅಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಬದಲಾವಣೆಯು MOSFET ಗೆ PWM ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಒದಗಿಸಿದ ಡ್ರೈವಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಹೆಚ್ಚಿನ ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ MOSFET ಗಳನ್ನು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿಸಲು, ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ವೈಶಾಲ್ಯವನ್ನು ಬಲವಂತವಾಗಿ ಮಿತಿಗೊಳಿಸಲು ಅನೇಕ MOSFET ಗಳು ಅಂತರ್ನಿರ್ಮಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಒದಗಿಸಿದ ಡ್ರೈವಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿಯಂತ್ರಕ ಟ್ಯೂಬ್ನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಮೀರಿದಾಗ, ಅದು ದೊಡ್ಡ ಸ್ಥಿರ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ನೀವು ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ರೆಸಿಸ್ಟರ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡಿವಿಷನ್ ತತ್ವವನ್ನು ಬಳಸಿದರೆ, ಇನ್ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿರುವಾಗ MOSFET ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಇನ್ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಪೂರ್ಣ ವಹನ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

3. ಡ್ಯುಯಲ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್

ಕೆಲವು ನಿಯಂತ್ರಣ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಲಾಜಿಕ್ ಭಾಗವು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ 5V ಅಥವಾ 3.3V ಡಿಜಿಟಲ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಭಾಗವು 12V ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಎರಡು ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯ ನೆಲಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿವೆ.

ಕಡಿಮೆ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಬದಿಯು ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಬದಿಯಲ್ಲಿ MOSFET ಅನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಇದು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವ ಅವಶ್ಯಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಬದಿಯಲ್ಲಿರುವ MOSFET ಸಹ 1 ಮತ್ತು 2 ರಲ್ಲಿ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾದ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತದೆ.

ಈ ಮೂರು ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಟೋಟೆಮ್ ಪೋಲ್ ರಚನೆಯು ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಅನೇಕ ಆಫ್-ದಿ-ಶೆಲ್ಫ್ MOSFET ಡ್ರೈವರ್ ಐಸಿಗಳು ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವಂತೆ ತೋರುತ್ತಿಲ್ಲ.

 

ಹಾಗಾಗಿ ಈ ಮೂರು ಅಗತ್ಯಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ನಾನು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದೆ.

​

NMOS ಗಾಗಿ ಚಾಲಕ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್

ಇಲ್ಲಿ ನಾನು NMOS ಡ್ರೈವರ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನ ಸರಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಮಾತ್ರ ಮಾಡುತ್ತೇನೆ:

Vl ಮತ್ತು Vh ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ-ಮಟ್ಟದ ಮತ್ತು ಉನ್ನತ-ಮಟ್ಟದ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜುಗಳಾಗಿವೆ. ಎರಡು ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳು ಒಂದೇ ಆಗಿರಬಹುದು, ಆದರೆ Vl Vh ಅನ್ನು ಮೀರಬಾರದು.

Q1 ಮತ್ತು Q2 ಎರಡು ಡ್ರೈವರ್ ಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳು Q3 ಮತ್ತು Q4 ಒಂದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಆನ್ ಆಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವಾಗ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ತಲೆಕೆಳಗಾದ ಟೋಟೆಮ್ ಧ್ರುವವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ.

R2 ಮತ್ತು R3 PWM ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಉಲ್ಲೇಖವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಉಲ್ಲೇಖವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ, PWM ಸಿಗ್ನಲ್ ತರಂಗರೂಪವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿದಾದ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು.

ಡ್ರೈವ್ ಕರೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸಲು Q3 ಮತ್ತು Q4 ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆನ್ ಮಾಡಿದಾಗ, Q3 ಮತ್ತು Q4 Vh ಮತ್ತು GND ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ Vce ನ ಕನಿಷ್ಠ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡ್ರಾಪ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಈ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡ್ರಾಪ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೇವಲ 0.3V ಆಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು 0.7V ನ Vce ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ.

R5 ಮತ್ತು R6 ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಪ್ರತಿರೋಧಕಗಳು, ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಮಾದರಿ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮಾದರಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ Q5 ಮೂಲಕ Q1 ಮತ್ತು Q2 ನ ನೆಲೆಗಳಿಗೆ ಬಲವಾದ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಸೀಮಿತ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು R5 ಮತ್ತು R6 ಮೂಲಕ ಸರಿಹೊಂದಿಸಬಹುದು.

ಅಂತಿಮವಾಗಿ, R1 Q3 ಮತ್ತು Q4 ಗಾಗಿ ಮೂಲ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮಿತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು R4 MOSFET ಗೆ ಗೇಟ್ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮಿತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು Q3 ಮತ್ತು Q4 ನ ಐಸ್‌ನ ಮಿತಿಯಾಗಿದೆ. ಅಗತ್ಯವಿದ್ದರೆ, ವೇಗವರ್ಧಕ ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು R4 ಗೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸಬಹುದು.

ಈ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಈ ಕೆಳಗಿನ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ:

1. ಹೈ-ಸೈಡ್ MOSFET ಅನ್ನು ಓಡಿಸಲು ಕಡಿಮೆ-ಬದಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು PWM ಅನ್ನು ಬಳಸಿ.

2. ಹೆಚ್ಚಿನ ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳೊಂದಿಗೆ MOSFET ಅನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡಲು ಸಣ್ಣ ವೈಶಾಲ್ಯ PWM ಸಿಗ್ನಲ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿ.

3. ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಗರಿಷ್ಠ ಮಿತಿ

4. ಇನ್ಪುಟ್ ಮತ್ತು ಔಟ್ಪುಟ್ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮಿತಿಗಳು

5. ಸೂಕ್ತವಾದ ಪ್ರತಿರೋಧಕಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ, ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು.

6. PWM ಸಿಗ್ನಲ್ ತಲೆಕೆಳಗಾದಿದೆ. NMOS ಗೆ ಈ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯದ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಇನ್ವರ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಮುಂಭಾಗದಲ್ಲಿ ಇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪರಿಹರಿಸಬಹುದು.

ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ವೈರ್‌ಲೆಸ್ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವಾಗ, ಉತ್ಪನ್ನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಅವಧಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುವುದು ವಿನ್ಯಾಸಕರು ಎದುರಿಸಬೇಕಾದ ಎರಡು ಸಮಸ್ಯೆಗಳಾಗಿವೆ. DC-DC ಪರಿವರ್ತಕಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ, ದೊಡ್ಡ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಕರೆಂಟ್ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಕ್ವಿಸೆಂಟ್ ಕರೆಂಟ್‌ನ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಅವುಗಳನ್ನು ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿ ತುಂಬಲು ತುಂಬಾ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, DC-DC ಪರಿವರ್ತಕ ವಿನ್ಯಾಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿನ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳು: (1) ಹೈ-ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ: ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಪರಿವರ್ತಕದ ಗಾತ್ರವೂ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸಹ ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲಾಗಿದೆ. . ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ DC-DC ಪರಿವರ್ತಕಗಳ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನವು ಮೆಗಾಹರ್ಟ್ಜ್ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಏರುತ್ತದೆ. (2) ಕಡಿಮೆ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ: ಅರೆವಾಹಕ ಉತ್ಪಾದನಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ನಿರಂತರ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ, ಮೈಕ್ರೊಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ಆಪರೇಟಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಿದೆ, ಇದು ಮೈಕ್ರೋಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳಲು ಕಡಿಮೆ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಭವಿಷ್ಯದ DC-DC ಪರಿವರ್ತಕಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಅಗತ್ಯತೆಗಳು.

ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಪವರ್ ಚಿಪ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಮುಂದಿಟ್ಟಿದೆ. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಅಂಶಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, MHz ವರೆಗೆ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವರ್ತನಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಅಂಶಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಅನುಗುಣವಾದ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಎಲಿಮೆಂಟ್ ಡ್ರೈವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸಬೇಕು. ಎರಡನೆಯದಾಗಿ, ಬ್ಯಾಟರಿ-ಚಾಲಿತ ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ, ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನ ಕೆಲಸದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡರೆ, ಕೆಲಸದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ 2.5 ~ 3.6V ಆಗಿದೆ), ಆದ್ದರಿಂದ, ಪವರ್ ಚಿಪ್ನ ಕೆಲಸದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ.

 

MOSFET ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. MOSFET ಅನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಜನಪ್ರಿಯ ಉನ್ನತ-ದಕ್ಷತೆಯ DC-DC ಚಿಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಪವರ್ ಸ್ವಿಚ್ ಆಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, MOSFET ನ ದೊಡ್ಡ ಪರಾವಲಂಬಿ ಧಾರಣದಿಂದಾಗಿ, NMOS ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳ ಗೇಟ್ ಧಾರಣವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹತ್ತಾರು ಪಿಕೋಫರಾಡ್‌ಗಳಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಪರೇಟಿಂಗ್ ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ DC-DC ಪರಿವರ್ತಕ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಡ್ರೈವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನ ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಮುಂದಿಡುತ್ತದೆ.

ಕಡಿಮೆ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ULSI ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ, ಬೂಟ್‌ಸ್ಟ್ರಾಪ್ ಬೂಸ್ಟ್ ರಚನೆಗಳು ಮತ್ತು ಡ್ರೈವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಕೆಪ್ಯಾಸಿಟಿವ್ ಲೋಡ್‌ಗಳಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿವಿಧ CMOS ಮತ್ತು BiCMOS ಲಾಜಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಿವೆ. ಈ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 1V ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಹತ್ತಾರು ಮೆಗಾಹರ್ಟ್ಜ್ ಅಥವಾ ನೂರಾರು ಮೆಗಾಹರ್ಟ್ಜ್ ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ 1 ರಿಂದ 2pF ವರೆಗಿನ ಲೋಡ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು. ಈ ಲೇಖನವು ಕಡಿಮೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ ಬೂಸ್ಟ್ DC-DC ಪರಿವರ್ತಕಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ದೊಡ್ಡ ಲೋಡ್ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಡ್ರೈವ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಡ್ರೈವ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಬೂಟ್‌ಸ್ಟ್ರ್ಯಾಪ್ ಬೂಸ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು Samsung AHP615 BiCMOS ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು Hspice ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಮೂಲಕ ಪರಿಶೀಲಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪೂರೈಕೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ 1.5V ಮತ್ತು ಲೋಡ್ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ 60pF ಆಗಿದ್ದರೆ, ಆಪರೇಟಿಂಗ್ ಆವರ್ತನವು 5MHz ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ತಲುಪಬಹುದು.

​

MOSFET ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

​

1. ಸ್ಥಿರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಅಂಶವಾಗಿ, MOSFET ಸಹ ಎರಡು ರಾಜ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ: ಆಫ್ ಅಥವಾ ಆನ್. MOSFET ವೋಲ್ಟೇಜ್-ನಿಯಂತ್ರಿತ ಘಟಕವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಅದರ ಕೆಲಸದ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಗೇಟ್-ಮೂಲ ವೋಲ್ಟೇಜ್ uGS ನಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

 

ಕೆಲಸದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿವೆ:

※ uGS＜ಟರ್ನ್-ಆನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ UT: MOSFET ಕಟ್-ಆಫ್ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಡ್ರೈನ್-ಸೋರ್ಸ್ ಕರೆಂಟ್ iDS ಮೂಲತಃ 0, ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ uDS≈UDD, ಮತ್ತು MOSFET "ಆಫ್" ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದೆ.

※ uGS>ಟರ್ನ್-ಆನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ UT: MOSFET ವಹನ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಡ್ರೈನ್-ಸೋರ್ಸ್ ಕರೆಂಟ್ iDS=UDD/(RD+rDS). ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, MOSFET ಅನ್ನು ಆನ್ ಮಾಡಿದಾಗ rDS ಡ್ರೈನ್-ಸೋರ್ಸ್ ಪ್ರತಿರೋಧವಾಗಿದೆ. ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ UDS=UDD?rDS/(RD+rDS), rDS＜＜RD, uDS≈0V ಆಗಿದ್ದರೆ, MOSFET "ಆನ್" ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದೆ.

2. ಡೈನಾಮಿಕ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

MOSFET ಆನ್ ಮತ್ತು ಆಫ್ ಸ್ಟೇಟ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಬದಲಾಯಿಸುವಾಗ ಪರಿವರ್ತನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸಹ ಹೊಂದಿದೆ, ಆದರೆ ಅದರ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಸ್ಟ್ರೇ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಅನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಸಮಯವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಟ್ಯೂಬ್ ಆನ್ ಮತ್ತು ಆಫ್ ಆಗಿರುವಾಗ ಚಾರ್ಜ್ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ವಿಸರ್ಜನೆಯ ಸಮಯ ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ.

ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ui ಅಧಿಕದಿಂದ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಬದಲಾದಾಗ ಮತ್ತು MOSFET ಆನ್ ಸ್ಟೇಟ್‌ನಿಂದ ಆಫ್ ಸ್ಟೇಟ್‌ಗೆ ಬದಲಾದಾಗ, ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು UDD ಸ್ಟ್ರೇ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ CL ಅನ್ನು RD ಮೂಲಕ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಸಮಯ ಸ್ಥಿರ τ1=RDCL. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟದಿಂದ ಉನ್ನತ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೊದಲು ಔಟ್ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ uo ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಿಳಂಬದ ಮೂಲಕ ಹೋಗಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ; ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ui ಕಡಿಮೆಯಿಂದ ಅಧಿಕಕ್ಕೆ ಬದಲಾದಾಗ ಮತ್ತು MOSFET ಆಫ್ ಸ್ಟೇಟ್‌ನಿಂದ ಆನ್ ಸ್ಟೇಟ್‌ಗೆ ಬದಲಾದಾಗ, ಸ್ಟ್ರೇ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ CL ಮೇಲಿನ ಚಾರ್ಜ್ rDS ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದಾಗ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸಮಯ ಸ್ಥಿರ τ2≈rDSCL ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುವ ಮೊದಲು ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ Uo ಸಹ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಿಳಂಬದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ನೋಡಬಹುದು. ಆದರೆ ಆರ್ಡಿಎಸ್ ಆರ್ಡಿಗಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಕಟ್-ಆಫ್ನಿಂದ ವಹನಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಮಯವು ವಹನದಿಂದ ಕಟ್-ಆಫ್ಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಮಯಕ್ಕಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ.

MOSFET ಅನ್ನು ಆನ್ ಮಾಡಿದಾಗ ಡ್ರೈನ್-ಸೋರ್ಸ್ ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಆರ್‌ಡಿಎಸ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಆರ್‌ಸಿಇಎಸ್‌ಗಿಂತ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯ ಡ್ರೈನ್ ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಆರ್‌ಡಿ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಕಲೆಕ್ಟರ್ ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್ ಆರ್‌ಸಿಗಿಂತ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ, ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸಮಯ MOSFET ಉದ್ದವಾಗಿದೆ, MOSFET ಅನ್ನು ಮಾಡುತ್ತದೆ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ವೇಗವು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, CMOS ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಎರಡೂ ಕಡಿಮೆ-ನಿರೋಧಕ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ವೇಗವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ CMOS ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ವೇಗವಿದೆ.