理想二極管控制器或 ORing 控制器柵極電壓低于預(yù)期值

作者：時間：2024-05-22 來源：TI

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背景：
理想二極管控制器和 ORing 控制器以三種不同的運行模式控制外部 N 溝道 MOSFET，如圖 1 所示。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/202405/459046.htm

圖 1：理想二極管控制器 LM74700-Q1 的柵極驅(qū)動模式
正常運行期間，控制器以穩(wěn)壓導(dǎo)通模式或完全導(dǎo)通模式運行。在穩(wěn)壓導(dǎo)通模式下，線性穩(wěn)壓方案在 MOSFET 源漏極兩端保持非常低的正向電壓。LM74700-Q1 將 MOSFET 的正向壓降調(diào)節(jié)至 20mV（典型值）。LM5050-x 和 LM5051 穩(wěn)壓正向壓降為 22mV（典型值），TPS2410/12 調(diào)節(jié)至 10mV 正向壓降。請注意，在較高的負(fù)載電流下，控制器將進入完全導(dǎo)通模式，并且 MOSFET 會得到完全增強。

答：
在線性穩(wěn)壓控制中，MOSFET 的正向電壓通過根據(jù)負(fù)載電流控制柵極電壓進行調(diào)節(jié)。更準(zhǔn)確地說，為了調(diào)節(jié)正向電壓，控制器的柵極驅(qū)動通過控制 MOSFET 的 VGS 來改變 MOSFET 的 RDS (ON)。

線性穩(wěn)壓方案：

IN-OUT 大于穩(wěn)壓正向電壓時，增加 VGS 柵極電壓，減少 MOSFET 的 RDS (ON)
IN-OUT 低于穩(wěn)壓正向電壓時，降低 VGS 柵極電壓，增加 MOSFET 的 RDS (ON)
IN-OUT 大于完全導(dǎo)通閾值時，在 VGS 柵極電壓大于 10V 的情況下完全增強 MOSFET
IN-OUT 低于反向關(guān)斷閾值時，通過將柵極拉至源極 VGS = 0V 來關(guān)斷 MOSFET。

讓我們以 LM74700-Q1 為例來說明線性穩(wěn)壓方案。LM74700-Q1 的穩(wěn)壓正向電壓為 20mV，完全導(dǎo)通閾值為 50mV，反向關(guān)斷閾值為 -11mV。

MOSFET DMT6007LFG 的正向傳輸特性，即 VGS 與 RDS (ON) 的關(guān)系，如圖 2 所示。在 3A 額定電流下，要將源漏極電壓調(diào)節(jié)至 20mV，控制器需要保持 RDS (ON) = 20mV/3A = 6.67mΩ。從正向傳輸特性來看，RDS(ON) 6.67mΩ 對應(yīng)于 VGS 4V，因此控制器在 3A 電流下會將 VGS 調(diào)節(jié)至 4V，如圖 3 所示。

接下來，在 1A 負(fù)載電流下，控制器需要保持 RDS (ON) = 20mV/1A = 20mΩ。RDS (ON) 20mΩ 對應(yīng)于 VGS 3V，因此控制器在 1A 電流下會將 VGS 調(diào)節(jié)至 3V，如圖 4 所示。

最后，在 5A 高負(fù)載電流下，控制器需要保持 RDS (ON) = 20mV/5A = 4mΩ。RDS (ON) 4mΩ 對應(yīng)于 VGS >10V，因此控制器會完全增強 MOSFET 并將 VGS 調(diào)節(jié)至 11V，如圖 5 所示。