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[FAQ] 理想二极管控制器或 ORing 控制器栅极电压低于预期值

Other Parts Discussed in Thread:TPS2410, LM5051, LM7480-Q1, LM5050-1, LM5050-2, LM74700-Q1, LM7481-Q1, TPS2412

问:

理想二极管控制器或 ORing 控制器的栅极电压低,并且 MOSFET 未得到完全增强。

相关产品:LM74700-Q1、LM7480-Q1、LM7481-Q1、LM5050-1、LM5050-2、LM5051、TPS2410 和 TPS2412

Cherry Zhou:

背景: 理想二极管控制器和 ORing 控制器以三种不同的运行模式控制外部 N 沟道 MOSFET,如图 1 所示。

图 1:理想二极管控制器 LM74700-Q1 的栅极驱动模式 正常运行期间,控制器以稳压导通模式或完全导通模式运行。在稳压导通模式下,线性稳压方案在 MOSFET 源漏极两端保持非常低的正向电压。LM74700-Q1 将 MOSFET 的正向压降调节至 20mV(典型值)。LM5050-x 和 LM5051 稳压正向压降为 22mV(典型值),TPS2410/12 调节至 10mV 正向压降。请注意,在较高的负载电流下,控制器将进入完全导通模式,并且 MOSFET 会得到完全增强。

答: 在线性稳压控制中,MOSFET 的正向电压通过根据负载电流控制栅极电压进行调节。更准确地说,为了调节正向电压,控制器的栅极驱动通过控制 MOSFET 的 VGS 来改变 MOSFET 的 RDS (ON)。

线性稳压方案:

IN-OUT 大于稳压正向电压时,增加 VGS 栅极电压,减少 MOSFET 的 RDS (ON)
IN-OUT 低于稳压正向电压时,降低 VGS 栅极电压,增加 MOSFET 的 RDS (ON)
IN-OUT 大于完全导通阈值时,在 VGS 栅极电压大于 10V 的情况下完全增强 MOSFET
IN-OUT 低于反向关断阈值时,通过将栅极拉至源极 VGS = 0V 来关断 MOSFET。

让我们以 LM74700-Q1 为例来说明线性稳压方案。LM74700-Q1 的稳压正向电压为 20mV,完全导通阈值为 50mV,反向关断阈值为 -11mV。

MOSFET DMT6007LFG 的正向传输特性,即 VGS 与 RDS (ON) 的关系,如图 2 所示。在 3A 额定电流下,要将源漏极电压调节至 20mV,控制器需要保持 RDS (ON) = 20mV/3A = 6.67mΩ。从正向传输特性来看,RDS(ON) 6.67mΩ 对应于 VGS 4V,因此控制器在 3A 电流下会将 VGS 调节至 4V,如图 3 所示。

接下来,在 1A 负载电流下,控制器需要保持 RDS (ON) = 20mV/1A = 20mΩ。RDS (ON) 20mΩ 对应于 VGS 3V,因此控制器在 1A 电流下会将 VGS 调节至 3V,如图 4 所示。

最后,在 5A 高负载电流下,控制器需要保持 RDS (ON) = 20mV/5A = 4mΩ。RDS (ON) 4mΩ 对应于 VGS >10V,因此控制器会完全增强 MOSFET 并将 VGS 调节至 11V,如图 5 所示。

图 2:MOSFET DMT6007LFG 的正向传输特性数据表

图 3:LM74700-Q1 在 3A 负载电流下驱动 DMT6007LFG

图 4:LM74700-Q1 在 1A 负载电流下驱动 DMT6007LFG

图 5:LM74700-Q1 在 5A 负载电流下驱动 DMT6007LFG 

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user5180584:

不好意思,我想问一下,在轻负载条件下,为社么要采用线性稳压方案,轻负载模式下完全导通的话有社么弊端,谢谢!

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Cherry Zhou:

您好,建议您把您的问题单独发布一个新的帖子,会有专门的工程师来跟进您的问题:

e2echina.ti.com/…/power-management-forum

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user5180584:

谢谢!

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