Все схемы возможны при правильном управлении, но 2 и 3 встречаются гораздо чаще, намного проще в управлении и намного безопаснее, если не поступать неправильно.
Вместо того, чтобы дать вам набор ответов, основанных на напряжении, я дам вам некоторые общие правила, которые будут гораздо полезнее, когда вы их поймете.
МОП-транзисторы имеют безопасный максимальный Vgs или Vsg, после которого они могут быть разрушены. Обычно они примерно одинаковы в обоих направлениях и являются в большей степени результатом конструкции и толщины оксидного слоя.
MOSFET будет "включен", когда Vg находится между Vth и Vgsm
- В положительном направлении для N канальных полевых транзисторов.
- В отрицательном направлении для полевых транзисторов канала P.
Это имеет смысл управления полевыми транзисторами в вышеупомянутых цепях.
Определите напряжение Vgsm как максимальное напряжение, которое затвор может быть больше + ве, чем источник безопасно.
Определите -Vgsm как максимально возможное отрицательное значение Vg относительно s.
Определите Vth как напряжение, которое затвор должен быть источником, чтобы просто включить FET. Vth + ve для N-канальных полевых транзисторов и отрицательное для P-канальных полевых транзисторов.
ТАК
Цепь 3
MOSFET безопасна для Vgs в диапазоне +/- Vgsm.
MOSFET включен для Vgs> + Vth
Контур 2
MOSFET безопасен для Vgs в диапазоне +/- Vgsm.
МОП-транзистор включен для - Vgs> -Vth (то есть затвор более отрицательный, чем сток по величине Vth.
Схема 1
Точно так же, как схема 3,
т.е. напряжения относительно полевого транзистора идентичны. Не удивительно, когда вы думаете об этом. НО Vg теперь будет ~ = 400 В на все время.
Схема 4
Точно так же, как схема 2,
т. Е. Напряжения относительно полевого транзистора идентичны. Опять же, не удивительно, когда вы думаете об этом. НО Vg теперь всегда будет на ~ = 400 В ниже шины 400 В
то есть разница в цепях связана с напряжением Vg относительно земли для полевого транзистора с каналом и + 400 В для полевого транзистора с каналом. Полевой транзистор не «знает» об абсолютном напряжении, на котором находится его затвор - он только «заботится» о напряжениях в источнике.
Связанные - возникнут по пути после вышеупомянутого обсуждения:
МОП-транзисторы - это переключатели с двумя квадрантами. То есть для N-канального коммутатора, где полярность затвора и стока относительно источника в «4 квадрантах» может быть + +, + -, - - и - +, MOSFET включится с
ИЛИ
- Vds отрицательный и Vgs положительный
Добавлено в начале 2016 года:
Q: Вы упомянули, что схемы 2 и 3 очень распространены, почему это так?
Коммутаторы могут работать в обоих секторах, что заставляет выбирать канал P на канал N, от верхней стороны к нижней стороне? -
A: Это в значительной степени отражено в исходном ответе, если вы внимательно его изучите. Но ...
ВСЕ контуры работают только в 1-м квадранте, когда включены: Ваш вопрос о работе 2-х квадрантов указывает на неправильное понимание вышеупомянутых 4-х контуров. Я упомянул 2 операции квадранта в конце (выше), НО это не относится к нормальной работе. Все 4 из вышеуказанных цепей работают в своем 1-м квадранте - то есть полярность Vgs = полярность Vds при включении.
Возможна работа 2-го квадранта, т.е.
Vgs полярность = - Vds полярность всегда при включении,
НО это обычно вызывает осложнения из-за встроенного «диода корпуса» в FET - см. Раздел «Диод корпуса» в конце.
В цепях 2 и 3 напряжение возбуждения затвора всегда лежит между рельсами источника питания, поэтому нет необходимости использовать «специальные» устройства для получения напряжений возбуждения.
В контуре 1 привод затвора должен быть выше шины 400 В, чтобы получить достаточное количество Vgs для включения MOSFET.
В цепи 4 напряжение на затворе должно быть ниже уровня земли.
Для достижения таких напряжений часто используются «бутстрапные» схемы, в которых обычно используется диодный конденсаторный «насос» для создания дополнительного напряжения.
Обычная договоренность - использовать канал 4 x N в мосте.
2 полевых транзистора с низкой стороны имеют обычный привод затвора - скажем, 0/12 В, а двум полевым транзисторам с высокой стороны необходимо (здесь) экономить 412 В для подачи + 12 В на полевые транзисторы с высокой стороны при включении полевого транзистора. Технически это не сложно, но это еще не все, что-то не так и должно быть разработано. Источник начальной загрузки часто управляется сигналами переключения ШИМ, поэтому существует более низкая частота, на которой вы по-прежнему получаете привод верхнего затвора. Отключите переменный ток, и напряжение при загрузке начнет уменьшаться при утечке. Опять же не сложно, просто приятно избежать.
Использование 4 x N канала «хорошо», так как
все совпадают,
Rdson обычно ниже для того же $, чем P канал.
ВНИМАНИЕ !!!: Если пакеты изолированы или используются изолированные крепления, все они могут быть соединены вместе на одном радиаторе - НО БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ !!!
В этом случае
в то время как
Диод корпуса: все полевые транзисторы, которые обычно встречаются *, имеют "собственный" или "паразитный" обратный смещенный диод тела между стоком и истоком. При нормальной работе это не влияет на предполагаемую работу. Если FET работает во 2-м квадранте (например, для N Channel Vds = -ve, Vgs = + ve) [[pedantry: называйте это 3-м, если хотите :-)]], тогда диод тела будет работать, когда FET повернут выключен, когда Vds -ve. Есть ситуации, когда это полезно и желательно, но это не то, что обычно встречается, например, в 4 мостах FET.
* Диод корпуса образован благодаря подложке, на которой сформированы слои устройства, проводящей. Устройства с изолирующей подложкой (такие как кремний на сапфире), не имеют этого собственного диода корпуса, но обычно очень дороги и специализированы).
