正确驱动时,所有电路都是可行的,但 2 和 3 更常见,更容易驱动良好并且更安全,不会做错事。
我不会给你一组基于电压的答案,而是给你一些一般规则,一旦你理解了它们就会更加有用。
这对控制上述电路中的 FET 是有意义的。
将电压 Vgsm 定义为栅极可以安全地高于源极 +ve 的最大电压。
将 -Vgsm 定义为 Vg 相对于 s 可能为负的最大值。
将 Vth 定义为栅极必须作为源才能打开 FET 的电压。对于 N 沟道 FET,Vth 为 +ve,而对于 P 沟道 FET,Vth 为负。
所以
电路 3
MOSFET 对于 +/- Vgsm 范围内的 Vgs 是安全的。
MOSFET 在 Vgs> +Vth 时导通
电路 2
MOSFET 对于 +/- Vgsm 范围内的 Vgs 是安全的。
MOSFET 在 - Vgs > -Vth 时导通(即,栅极比漏极负 Vth 幅度更大。
电路 1
与电路 3 完全相同,
即相对于 FET 的电压相同。仔细想想就不足为奇了。但是 Vg 现在将始终为 ~= 400V。
电路 4
与电路 2 完全相同,
即相对于 FET 的电压相同。再一次,当你想到它时也就不足为奇了。但是 Vg 现在将始终低于 400V 电压轨 ~= 400V。
即,电路中的差异与 N 通道 FET 的 Vg wrt 接地电压和 P 通道 FET 的 +400V 电压有关。FET 不“知道”其栅极的绝对电压——它只“关心”与源电压有关的电压。
相关的——经过上面的讨论,一路上会出现:
2016 年初添加:
问:你提到电路2和3很常见,这是为什么呢?
开关可以在两个象限中工作,是什么让一个选择P通道到N通道,高端到低端?–
答:如果您仔细阅读,这在原始答案中已基本涵盖。但 ...
所有电路在打开时仅在第一象限运行:您关于 2 象限运行的问题表明对上述 4 个电路的误解。我在最后(上图)提到了 2 象限操作,但它与正常操作无关。上述所有 4 个电路都在其第一象限中运行 - 即 Vgs 极性 = Vds 极性在开启时始终处于工作状态。
可以进行第二象限操作,即
Vgs 极性 = - 打开时始终保持 Vds 极性,
但是由于 FET 中内置的“体二极管”,这通常会导致并发症 - 请参见最后的“体二极管”部分。
在电路 2 和 3 中,栅极驱动电压始终位于电源轨之间,因此无需使用“特殊”布置来获得驱动电压。
在电路 1 中,栅极驱动器必须高于 400V 电压轨才能获得足够的 Vgs 来开启 MOSFET。
在电路 4 中,栅极电压必须低于地电压。
为了达到这样的电压,经常使用“自举”电路,通常使用二极管电容器“泵”来提供额外的电压。
一种常见的安排是在桥中使用 4 x N 通道。
2 个低侧 FET 具有通常的栅极驱动 - 例如 0/12 V,而 2 个高侧 FETS 需要(此处)节省 412V,以便在 FET 开启时为高侧 FETS 提供 +12V。这在技术上并不难,但要做的事情更多,出错的地方更多,必须设计。自举电源通常由 PWM 开关信号驱动,因此您仍然可以在较低的频率下获得上栅极驱动。关闭交流电,自举电压开始在泄漏下衰减。同样,不难,只是很好避免。
使用 4 x N 通道“很好”,因为
所有通道都匹配,
相同 $ 的 Rdson 通常低于 P 通道。
注意!!!:如果包装是隔离标签或使用绝缘安装,所有这些都可以一起放在同一个散热器上 - 但请务必小心!
在这种情况下
较低的2有
在漏极上切换 400V 和
源接地,
门在 0/12V 说。
尽管
上2个有
排水管上的永久 400V 和
在源上切换 400V 和
门上的 400/412 V。
体二极管:通常遇到的所有 FET* 在漏极和源极之间都有一个“本征”或“寄生”反向偏置体二极管。在正常操作中,这不会影响预期操作。如果 FET 在第 2 象限中运行(例如,对于 N 通道 Vds = -ve,Vgs = +ve)[[pedantry: 如果你愿意,请称之为第 3 象限 :-) ]] 那么当 FET 导通时,体二极管将导通当 Vds 为 -ve 时关闭。在某些情况下,这是有用且理想的,但它们不是常见的,例如 4 个 FET 电桥。
*由于形成器件层的基板是导电的,因此形成了体二极管。具有绝缘衬底的器件(例如蓝宝石上的硅)没有这种固有的体二极管,但通常非常昂贵且专门)。