Por que os transistores BJT e FET têm saída IC?

20

Esta é a estrutura do IC do driver da porta FAN3100:

insira a descrição da imagem aqui (retirado de sua folha de dados )

Como você pode ver - existem dois comutadores de saída: CMOS e BJT.

Por que eles colocam os dois?

bjt cmos gate-driving fet Roman Matveev
fonte
Outra pergunta que surge é por que o NPN inferior é NPN e não PNP
Harry Svensson
Observe as entradas diferenciais. Isso torna esse driver mais imune às perturbações do solo.
analogsystemsrf

Respostas:

27

O parágrafo 2 da descrição diz:

Os drivers FAN3100 incorporam a arquitetura MillerDrive TM para o estágio final de saída. Essa combinação bipolar-MOSFET fornece alta corrente de pico durante o estágio de platô de Miller do processo de ativação / desativação do MOSFET para minimizar a perda de comutação, ao mesmo tempo em que fornece oscilação de tensão trilho a trilho e capacidade de corrente reversa.

Na parte inferior da página 14 na seção * MillerDrive Gate Drive Technology ", continua explicando:

O objetivo da arquitetura MillerDrive é acelerar a comutação, fornecendo a maior corrente durante a região do platô de Miller quando a capacitância de dreno de porta do MOSFET estiver sendo carregada ou descarregada como parte do precess de ligar / desligar. Para aplicações com comutação de tensão zero durante o intervalo de ativação ou desativação do MOSFET, o driver fornece corrente de pico alta para comutação rápida, mesmo que o platô de Miller não esteja presente. Essa situação geralmente ocorre em aplicativos de retificador síncrono, porque o diodo do corpo geralmente está conduzindo antes que o MOSFET seja ligado.

A resposta para " Quem pode me falar sobre o Miller Plateau? " Explica assim:

Quando você olha para a folha de dados de um MOSFET, na característica de carga do portão, você verá uma parte plana e horizontal. Esse é o chamado platô de Miller. Quando o dispositivo alterna, a tensão do portão é realmente fixa à tensão do platô e permanece lá até que seja adicionada / removida carga suficiente para o dispositivo alternar. É útil na estimativa dos requisitos de direção, porque informa a tensão do platô e a carga necessária para trocar o dispositivo. Assim, você pode calcular o resistor de acionamento de porta real, para um determinado tempo de comutação.

Os BJTs conseguem movimentar a saída enquanto os MOSFETs estão aumentando. Os MOSFETS podem então fornecer o balanço de tensão entre trilhos.

Transistor
fonte
Topologia interessante, mas não entendo nada: como o NMOS inferior é ativado, já que seu Vgs é fixado em ~ 0,7V pelo NPN BJT inferior? Funcionará se o mosfet inferior tiver um Vgs (th) muito baixo, mas eles podem fazer um, digamos, NMOS com um limite de ~ 100mV? Eu entendo que é um esquema simplificado, então algo poderia ter sido deixado de fora a esse respeito, no entanto, por que não colocar um símbolo de buffer antes da base NPN, se estiver lá, afinal, no driver positivo do trilho, há um buffer inversor antes do NPN superior . Não desenhar um quando existe parece uma simplificação tola.
Lorenzo Donati apoia Monica em
Eu não tenho idéia. Achei a pergunta interessante, não tinha uma resposta definitiva, fiz uma pequena pesquisa e, para minha surpresa, minha resposta foi aceita e votada. Como você diz, o diagrama de blocos é provavelmente uma simplificação, o NPN pode não ser muito bom e pode haver alguma resistência ou limite de corrente em sua base.
Transistor
Problema resolvido, obrigado! Examinei a folha de dados e, de fato, mais abaixo, há uma figura (figura 42) que mostra os detalhes da arquitetura MillerDrive. Isso mostra que os BJTs superior e inferior têm seu próprio circuito de acionamento, composto por alguns MOSFETs.
Lorenzo Donati apoia Monica em
@ Lorenzo, obrigado pelo feedback. Eu tinha lido a folha de dados enquanto pesquisava a resposta, mas perdi o significado desse diagrama.
Transistor
11
De nada! Eu ainda acho totalmente bobo o "diagrama simplificado". Não é "simplificado", está errado! Se eles não quisessem mostrar apenas quatro MOSFETs adicionais por medo de coisas complicadas demais, seria suficiente colocar uma caixa diante das bases dos BJTs com "driver" escrito. Meh!
Lorenzo Donati apoia Monica em
11

Os estágios de saída CMOS e BJT são combinados a partir de um estágio, o fabricante chama isso de "MillerDrive (tm)".

Por que eles fazem isso é explicado na folha de dados:

insira a descrição da imagem aqui

Meu palpite é que eles desejam obter um certo desempenho (unidade de saída) que não pode ser alcançado usando apenas transistores CMOS ou apenas os NPNs com o processo de fabricação que eles estão usando para esse chip.

VCE,sumatVBE

É provável que os NPNs sejam capazes de fornecer mais corrente e alternem mais rapidamente. Isso pode ser uma conseqüência do processo de fabricação que eles estão usando, pois é possível que em um processo diferente os MOSFET sejam muito melhores que um desempenho semelhante possa ser alcançado usando apenas o CMOS. Esse processo pode ser mais caro.

Bimpelrekkie
fonte
9

Observe como o NPN superior só pode fazer com que a saída atinja VDD-0,7 V, presumo que seja o trabalho do mosfet cuidar dos últimos 0,7 V.

Parece que os BJT estão fazendo a maior parte do trabalho pesado e os mosfets estão cuidando de fazer com que a saída atinja VDD e um GND forte.

Eu posso estar errado embora.

Harry Svensson
fonte