Perché avere entrambi: transistor BJT e FET sull'uscita IC?

Questa è la struttura dell'IC del gate driver FAN3100:

(tratto dal suo foglio dati )

Come puoi vedere, ci sono due interruttori di uscita: CMOS e BJT.

Perché li mettono entrambi?

— Roman Matveev
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Un'altra domanda che sorge è perché l'NPN inferiore sia NPN e non PNP

— Harry Svensson il

Notare gli ingressi differenziali. Ciò rende questo driver più immune ai disturbi del terreno.

— analogsystemsrf

Il paragrafo 2 della descrizione dice:

I driver FAN3100 incorporano l' architettura MillerDrive ^TM per lo stadio finale di output. Questa combinazione bipolare-MOSFET fornisce un'elevata corrente di picco durante la fase di plateau Miller del processo di accensione / spegnimento del MOSFET per ridurre al minimo le perdite di commutazione, fornendo al contempo oscillazioni di tensione rail-to-rail e capacità di corrente inversa.

Nella parte inferiore della pagina 14 nella sezione * Tecnologia MillerDrive Gate Drive ", continua spiegando:

Lo scopo dell'architettura MillerDrive è quello di accelerare la commutazione fornendo la massima corrente durante la regione del plateau Miller quando la capacità di gate-drain del MOSFET viene caricata o scaricata come parte del precess di accensione / spegnimento. Per le applicazioni che hanno una commutazione a tensione zero durante l'accensione o l'interruzione del MOSFET, il driver fornisce corrente di picco elevata per una commutazione rapida anche se il plateau Miller non è presente. Questa situazione si verifica spesso in applicazioni di raddrizzatore sincrono poiché il diodo corporeo generalmente conduce prima dell'accensione del MOSFET.

La risposta a " Chi può parlarmi del Miller Plateau? " Spiega così:

Quando guardi il foglio dati per un MOSFET, nella caratteristica di carica del gate vedrai una porzione piatta, orizzontale. Questo è il cosiddetto plateau Miller. Quando il dispositivo commuta, la tensione del gate viene effettivamente bloccata alla tensione del plateau e rimane lì fino a quando non viene aggiunta / rimossa una carica sufficiente per il dispositivo di commutazione. È utile per stimare i requisiti di guida, perché indica la tensione dell'altopiano e la carica richiesta per commutare il dispositivo. Pertanto, è possibile calcolare la resistenza effettiva del gate drive per un determinato tempo di commutazione.

I BJT sono in grado di far muovere l'uscita mentre i MOSFET stanno aumentando. I MOSFET possono quindi fornire l'oscillazione della tensione rail to rail.

— Transistor
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Topologia interessante, ma non capisco nulla: come può accendere il NMOS inferiore, poiché il suo Vgs è bloccato a ~ 0,7 V dal NPN BJT inferiore? Funzionerà se il mosfet inferiore ha un Vgs (th) molto basso, ma possono creare, diciamo, una soglia NMOS di ~ 100mV? Capisco che si tratta di uno schema semplificato, quindi qualcosa avrebbe potuto essere tralasciato a tale proposito, tuttavia perché non mettere un simbolo di buffer prima della base NPN se è lì, dopo tutto nel driver di binario positivo c'è un buffer di inversione prima del NPN superiore . Non disegnarne uno quando ce n'è uno sembra una sciocca semplificazione.

— Lorenzo Donati supporta Monica il

Non ne ho idea. Ho trovato la domanda interessante, non ho avuto una risposta definitiva, ho fatto una piccola ricerca e, con mia sorpresa, ho avuto la mia risposta accettata e votata. Come dici tu, lo schema a blocchi è probabilmente una semplificazione, l'NPN potrebbe non essere molto buono e potrebbe esserci qualche resistenza o limite di corrente nella sua base.

— Transistor

Problema risolto, grazie! Ho approfondito il foglio dati e in effetti più in basso c'è una figura (figura 42) che mostra i dettagli dell'architettura MillerDrive. Mostra che sia il BJT superiore che quello inferiore hanno i propri circuiti di pilotaggio, composti da un paio di MOSFET.

— Lorenzo Donati supporta Monica il

@Lorenzo, grazie per il feedback. Avevo scannerizzato il foglio dati mentre cercavo la risposta, ma mi mancava il significato di quel diagramma.

— Transistor

Prego! Trovo ancora assolutamente sciocco il "diagramma semplificato". Non è "semplificato", è sbagliato! Se non volessero mostrare solo quei 4 MOSFET aggiuntivi per paura di cose complicate, sarebbe sufficiente posizionare una scatola prima delle basi dei BJT con "driver" scritto su di esso. Meh!

— Lorenzo Donati supporta Monica il

Gli stadi di uscita CMOS e BJT sono combinati da uno stadio, il produttore lo chiama "MillerDrive (tm)".

Perché lo fanno è spiegato nel foglio dati:

La mia ipotesi è che vogliono raggiungere determinate prestazioni (unità di output) che non possono essere raggiunte solo usando transistor CMOS o usando solo gli NPN con il processo di produzione che stanno usando per questo chip.

$V_{CE,sat}$ $V_{BE}$

Le NPN sono molto probabilmente in grado di fornire più corrente e passeranno più velocemente. Ciò potrebbe essere una conseguenza del processo di produzione che stanno utilizzando in quanto è possibile che in un processo diverso i MOSFET siano molto migliori che prestazioni simili potrebbero essere ottenute utilizzando solo CMOS. Tuttavia, un tale processo potrebbe essere più costoso.

— Bimpelrekkie
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Notare come l'NPN superiore può solo far sì che l'uscita raggiunga VDD-0,7 V, suppongo che sia compito del mosfet occuparsi degli ultimi 0,7 V.

Sembra che i BJT stiano facendo la maggior parte del lavoro grugnito e che i mosfet si stiano occupando di fare in modo che l'output raggiunga VDD e un forte GND.

Potrei sbagliarmi però.

— Harry Svensson
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