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电源IC茂捷M5563新型栅极驱动中MOSET使用原理与优势

茂捷M5563是一款国产的通用型高效能电流模式pwm控制IC,广泛的应用于AC/AC、AV/DC电压转换器、各类开放式开关电源。便携式电子产品电源充电管理、移动设备电源驱动、LED显示器电源适配器等应用广泛的电源适配、电源管理、充电管理。电压转换中,由于其时常与各类功率MOSFET配合使用。

本着透彻理解的方向。极可能的简单的向小伙伴陈述M5563应用中使用MOSFET栅极驱动。

M5563应用.jpg

M5563的栅极连接到电源开关控制的外部MOSFET的栅极。栅极驱动强度太弱,导致更高的传导和开关损耗,太强则影响EMI。一个很好的平衡是通过有合适的输出强度和死区时间控制的内置的图腾柱栅极设计来实现,这一专用控制方案更容易实现低空载损耗和良好的电磁系统的设计。MOSFET栅极加了内部18V钳位,保护高于预期的VDD输入。

茂捷M5563在空载或轻载条件下,开关模式电源中的大部分功耗是MOSFET晶体管的开关损耗、变压器的铁心损耗和缓冲电路的损耗。功率损耗的大小正比于固定的时间内开关事件的数量。降低开关次数能减少功率损耗,从而节约了能源。

M5563根据负载条件自动调节开关模式。从空载到光/中等负载条件下,FB输入低于Burst模式的阈值,芯片进入Burst模式控制。只有当VDD电压下降到低于预定水平和FB输入为开时,栅极驱动才输出。否则,栅极驱动器处于关闭状态,以最大程度地最小化开关损耗和待机功耗。频率控制也消除了任何条件下的音频噪声。

栅极驱动器可以驱动开关电源如MOSFET,JFET等,

因为如MOSFET有个栅极电容,在导通之前要先对该电容充电,当电容电压超过阈值电压(VGS-TH)时MOSFET才开始导通。这就要求栅极驱动的栅极电流足够大,能够瞬时充满MOSFET栅极电容。因此,栅极驱动就是起到驱动开关电源导通与关闭的作用。


在茂捷M5563应用中栅极驱动工作输出电压使开关管导迢并运行于开关状态下。这种通过高压稳压器自给供电的方法就是第节所介绍的动态自给电源的方法。管的源极接电流检测电阻,其电压加于脚,当该电压超过峰值电流检测阐值时,栅极驱动信号终止,管截止。由于阐值电压在内部设置为,所以,咖管的峰值电流是由检测电阻决定的。电阻愈大,允许管的漏极电流峰值愈小。在汁算值时,必须考虑电感电流的纹波峰—峰值从,即管漏极电流的峰值,应在四电流人。上再加电感电流的纹波电流峰—峰值之半从,得贝。九的开关频率由脚的接地电阻及。既来确定,其表达式为]如果,则由上式可以算出它的开关频率为广。 

xp16122.jpg 

由上述分析知,的恒流是由控制管的峰值电流来实现的。当开关管导退后电感电流按儿线性上升,当—煤一阐值时,管关断,显然,到达它的电流峰值所用的时间与所用的电感值有关,电感值大,电流上升速度侵,到达峰值所用的时间长反之则短。这样,流过负载皿的电流大小与电感的大小有关,而非固定值。这种恒流只能算作限流,而非真正意义上的恒流。由于输出未加电解电容器,所以电流是脉动起伏的,不是直流,其平均值与电感的大小有关。凡在输出端末用电解电容器滤波的电路都有类似的问题,千万不能把它们看做真正的恒流电路。有两种调光方法,一是通过改变脚的电压来改变管的漏极电流。  

在茂捷M5563应用中因为决定管峰值电流阑值的也可以不是内部设置的,而通过在脚外加电压来设置,将一个电位器接在与地之间,其滑动触点接到,移动触点位置,使其电压在一之间变化,就可以使帅管漏极电流及的电流或亮度发生变化,从而达到线性调光的目的。如果需要软启动,可以在脚接一个电容,让电压按一定的速率上升,电流上升是逐渐变化的,从而达到软启动的目的。


二是通过在脚加信号实现调光。调光范围可以为。在调光时,的电流或者为,或者为由所设定的值,的亮度是由信号的占空比确定的。是采用逐流电路的无源功率因数校正电路,输入电压为—。它可以使总电流谐波天真删低于,功率因数接近。从电路的连接形式不难看出,电路工作于第章所讲的降压变换器形式图—带无源的删驱动电路电路的负载是只高亮度,电流为帅,每只的正向压降为降为左右。用这个电路可以驱动第章所介绍的一些照明灯具,如口光灯。使用这个电路时,要注意以下事项。  

选用低的高压管,因为是低电压供电。只有左右,太低会导致管的导通电阻太大,损耗大而效率不高。开关二极管或称续流二极管的恢复时间要短,不能存在和开关管同时导通现象,造成两者ABC电子发热严重损耗过大,处理不当,有可能使管温度差—℃。注意处理脚的抗干扰措施,必要时要加滤波元件后才送到脚。

MOSFET栅极驱动器的功耗包含三部分:

1. 由于栅极电容充电和放电产生的功耗。与栅极电容充电和放电有关。这部分功耗通常是最高的,特别在很低的开关频率时。

2. 由于栅极驱动器吸收静态电流而产生的功耗。

高电平时和低电平时的静态功耗。

3. 栅极驱动器交越导通(穿通)电流产生的功耗。

由于栅极驱动器交越导通而产生的功耗,通常这也被称为穿通。这是由于输出驱动级的P沟道和N 沟道场效应管(FET)在其导通和截止状态之间切换时同时导通而引起的。

sot-23.MOSE.jpg


与M5563配合使用的MOSET中。小编建议日本TOREX生产的超小封装。更低功耗的

配合新型XP151、XP161、(N)沟道

XP152、XP202、XP162、(P)沟道

1. 系统灵活性和可扩展性:TOREX系列使设计人员能灵活选择自己的外部FET并轻松扩展栅极驱动电流,以便调节FET的转换率、优化系统的抗电磁干扰(EMI)性能、省去外部的电阻器/电容器并提供额外的系统保护功能。

2.可减少电路板所占用的空间并简化系统的复杂性:集成了两个低压差稳压器(LDO)、一个电流检测放大器和全部保护功能,与同类竞品的分立式解决方案相比,可使系统电路板占位面积锐减40%。

3. 更高的系统可靠性:稳健的片上保护功能包括欠压锁定、过流、击穿和热关断保护功能以及充电泵欠压、栅极驱动器故障和个别FET VDS监视等更多高级功能,以保护外部FET。

4.宽泛的工作电压范围:TEOREX可提供5.9V至45V的宽泛电机电源电压范围,以支持行业标准的12V和24V电源。

茂捷半导体

是一家专业从事纯模拟电路和数模混合集成电路设计的IC设计公司。公司资深研发团队将业界先进的设计技术与亚太地区的本土优势产业链相结合,服务全球市场,为客户提供高效率、低功耗、低风险、低成本、绿色化的产品方案和服务。助力于充电器、适配器电源IC、LED驱动照明、锂电充电IC等产业的发展。

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