Qual é o objetivo dos CIs “driver MOSFET”

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Existem ICs dedicados ao "driver MOSFET" disponíveis (ICL7667, Max622 / 626, TD340, IXD * 404). Alguns também controlam IGBTs. Qual é o objetivo prático destes? Trata-se de maximizar a velocidade de comutação (capacitância do portão de acionamento) ou existem outros motivos?

mosfet switches driver

— XTL
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Um IC de driver MOSFET (como o ICL7667 que você mencionou) converte sinais lógicos TTL ou CMOS em uma tensão e corrente mais altas, com o objetivo de alternar rápida e completamente a porta de um MOSFET.

Um pino de saída de um microcontrolador geralmente é adequado para acionar um MOSFET de nível lógico de sinal pequeno, como um 2N7000. No entanto, dois problemas ocorrem ao gerar MOSFETs maiores:

Capacitância de porta mais alta - Os sinais digitais destinam-se a conduzir pequenas cargas (da ordem de 10 a 100pF). Isso é muito menor do que os muitos MOSFETs, que podem estar na casa dos milhares de pF.
Tensão de porta mais alta - Um sinal de 3,3V ou 5V geralmente não é suficiente. Geralmente, são necessários 8-12V para ligar completamente o MOSFET.

Finalmente, muitos drivers MOSFET são projetados explicitamente com o objetivo de controlar um motor com uma ponte H.

— Kevin Vermeer
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Há um terceiro problema: um MOSFET de comutação pode causar uma corrente de retorno do portão de volta ao circuito de condução. Os drivers MOSFET são projetados para lidar com essa corrente de retorno. ([ref] (www.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf) p12)

— Wouter van Ooijen

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Sim, trata-se de maximizar a velocidade de comutação despejando muita corrente no portão, para que o MOSFET de energia gaste o menor tempo possível no estado de transição e, portanto, gaste menos energia e não fique tão quente.

Diz o mesmo nas folhas de dados das peças que você listou :)

O ICL7667 é um driver monolítico duplo de alta velocidade, projetado para converter sinais de nível TTL em saídas de alta corrente ... Sua alta velocidade e saída de corrente permitem acionar grandes cargas capacitivas com altas taxas de giro e baixos atrasos de propagação ... O alto do ICL7667 as saídas de corrente minimizam as perdas de energia nos MOSFET de energia , carregando e descarregando rapidamente a capacitância do portão.

— endólito
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Sim. E outro motivo é dirigir o "lado alto" da ponte. Para isso, esses ICs possuem um capacitor externo e um oscilador interno com multiplicador de tensão de diodo, de modo que a saída de acionamento do gate está fornecendo tensão alguns volts mais alta que a tensão da ponte e / ou do barramento.

— user924
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Sim - existem drivers especiais do lado alto, para que os dispositivos de canal N com melhor desempenho possam ser usados no lado alto da ponte e no lado baixo. Caso contrário - sem uma tensão de porta acima do trilho de alimentação positivo - um dispositivo de canal P deve ser usado lá. Há um ponto em que a superioridade dos dispositivos de canal N justifica a complexidade adicional do circuito dessa técnica.

— Chris Stratton

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Se você deseja calcular a corrente do portão durante a comutação, pode usar esta fórmula:

Ig = Q / t

onde Q é a carga do portão em Coulomb (nC da folha de dados) e t é o tempo de comutação (em ns se você usar nC).

Se você precisar trocar 20 ns, um FET típico com uma carga total de porta de 50 nC precisará de 2,5A. Você pode encontrar peças mais ágeis com carga do portão abaixo de 10 nC. Prefiro usar 2 BJTs em uma configuração de totem para direcionar MOSFETs em vez dos ICs de driver caros.

— morten
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E como você faz a conversão de tensão para o totem?

— JPC

Ultimamente, tive bons resultados usando MOSFETs de nível lógico e executando o totem no trilho 3V3. Você também pode usar um BJT para conversão de tensão, se estiver bem com o sinal sendo invertido.

— morten