¿Por qué tener ambos: transistores BJT y FET en la salida IC?

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Esta es la estructura del controlador de puerta FAN3100 IC:

ingrese la descripción de la imagen aquí (tomado de su hoja de datos )

Como puede ver, hay dos interruptores de salida: CMOS y BJT.

¿Por qué los ponen a ambos?

bjt cmos gate-driving fet Roman Matveev
fuente
Otra pregunta que surge es por qué la NPN inferior es NPN y no PNP
Harry Svensson
Observe las entradas diferenciales. Eso hace que este controlador sea más inmune a las molestias de tierra.
analogsystemsrf

Respuestas:

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El párrafo 2 de la descripción dice:

Los controladores FAN3100 incorporan la arquitectura MillerDrive TM para la etapa de salida final. Esta combinación bipolar-MOSFET proporciona una corriente de pico alta durante la etapa de meseta de Miller del proceso de encendido / apagado de MOSFET para minimizar la pérdida de conmutación, mientras proporciona capacidad de oscilación de voltaje de riel a riel y corriente inversa.

Al final de la página 14 en la sección * Tecnología MillerDrive Gate Drive "continúa explicando:

El propósito de la arquitectura MillerDrive es acelerar la conmutación al proporcionar la corriente más alta durante la región de la meseta de Miller cuando la capacidad de drenaje de la puerta del MOSFET se está cargando o desconectando como parte del preceso de encendido / apagado. Para aplicaciones que tienen una conmutación de voltaje cero durante el intervalo de encendido o apagado del MOSFET, el controlador suministra corriente de pico alto para una conmutación rápida aunque la meseta de Miller no esté presente. Esta situación a menudo ocurre en aplicaciones de rectificador síncrono porque el diodo del cuerpo generalmente conduce antes de encender el MOSFET.

La respuesta a " ¿Quién puede hablarme de Miller Plateau? " Lo explica así:

Cuando mira la hoja de datos de un MOSFET, en la característica de carga de la puerta verá una porción plana y horizontal. Esa es la llamada meseta de Miller. Cuando el dispositivo cambia, el voltaje de la compuerta se fija al voltaje de la meseta y permanece allí hasta que se haya agregado / eliminado suficiente carga para que el dispositivo cambie. Es útil para estimar los requisitos de manejo, ya que le informa el voltaje de la meseta y la carga requerida para cambiar el dispositivo. Por lo tanto, puede calcular la resistencia de accionamiento de puerta real, para un tiempo de conmutación dado.

Los BJT pueden hacer que la salida se mueva mientras los MOSFET se están incrementando. Los MOSFETS pueden proporcionar la oscilación de voltaje de riel a riel.

Transistor
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Topología interesante, pero no entiendo nada: ¿cómo puede encenderse el NMOS inferior, ya que su Vgs está sujeto a ~ 0,7 V por el BJT NPN inferior? Funcionará si el mosfet inferior tiene un Vgs (th) muy bajo, pero ¿pueden hacer, digamos, un umbral NMOS de ~ 100mV? Entiendo que es un esquema simplificado, por lo que algo podría haberse dejado de lado a ese respecto, sin embargo, ¿por qué no poner un símbolo de búfer antes de la base NPN si está allí, después de todo en el controlador de carril positivo hay un búfer de inversión antes del NPN superior . No dibujar uno cuando hay uno parece una simplificación tonta.
Lorenzo Donati apoya a Mónica el
No tengo ni idea La pregunta me pareció interesante, no tenía una respuesta definitiva, investigué un poco y, para mi sorpresa, mi respuesta fue aceptada y votada. Como usted dice, el diagrama de bloques es probablemente una simplificación, el NPN puede no ser muy bueno y podría haber alguna resistencia o límite de corriente en su base.
Transistor
Problema resuelto, gracias! Profundicé en la hoja de datos y, de hecho, más abajo hay una figura (figura 42) que muestra los detalles de la arquitectura MillerDrive. Muestra que tanto los BJT superiores como los inferiores tienen sus propios circuitos de conducción, compuestos por un par de MOSFET.
Lorenzo Donati apoya a Mónica el
@Lorenzo, gracias por los comentarios. Había escaneado la hoja de datos mientras investigaba la respuesta, pero perdí la importancia de ese diagrama.
Transistor
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¡De nada! Todavía encuentro completamente tonto el "diagrama simplificado". No está "simplificado", ¡está mal! Si no quisieran mostrar solo esos 4 MOSFET adicionales por temor a cosas demasiado complicadas, habría sido suficiente colocar una caja antes de las bases de los BJT con el "controlador" escrito en ella. Meh
Lorenzo Donati apoya a Mónica el
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Las etapas de salida CMOS y BJT se combinan desde una etapa, el fabricante llama a esto un "MillerDrive (tm)".

Por qué lo hacen se explica en la hoja de datos:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Supongo que quieren lograr un cierto rendimiento (unidad de salida) que no se puede lograr solo usando transistores CMOS o solo usando NPN con el proceso de fabricación que están usando para este chip.

Vdomi,sunatVsimi

Es muy probable que las NPN puedan entregar más corriente y cambiarán más rápido. Esto podría ser una consecuencia del proceso de fabricación que están utilizando, ya que es posible que en un proceso diferente los MOSFET sean mucho mejores que se pueda lograr un rendimiento similar utilizando solo CMOS. Sin embargo, este proceso podría ser más costoso.

Bimpelrekkie
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Observe cómo el NPN superior solo puede hacer que la salida alcance VDD-0.7 V, supongo que es el trabajo del mosfet cuidar los últimos 0.7 V.

Parece que los BJT están haciendo la mayor parte del trabajo duro y los mosfets se encargan de hacer que la salida alcance VDD y un GND fuerte.

Aunque podría estar equivocado.

Harry Svensson
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