Was ist der Zweck von MOSFET-Treiber-ICs?

Es gibt spezielle "MOSFET-Treiber" -ICs (ICL7667, Max622 / 626, TD340, IXD * 404). Einige steuern auch IGBTs. Was ist der praktische Zweck davon? Geht es darum, die Schaltgeschwindigkeit zu maximieren (Kapazität des Treibers) oder gibt es andere Motive?

Ein MOSFET-Treiber-IC (wie der von Ihnen erwähnte ICL7667) übersetzt logische TTL- oder CMOS-Signale in eine höhere Spannung und einen höheren Strom mit dem Ziel, das Gate eines MOSFET schnell und vollständig zu schalten.

Ein Ausgangspin eines Mikrocontrollers ist normalerweise ausreichend, um einen Kleinsignal-Logikpegel-MOSFET wie einen 2N7000 anzusteuern. Beim Ansteuern größerer MOSFETs treten jedoch zwei Probleme auf:

1. Höhere Gate-Kapazität - Digitale Signale dienen zur Ansteuerung kleiner Lasten (in der Größenordnung von 10-100 pF). Dies ist viel weniger als die vielen MOSFETs, die in den Tausenden von pF liegen können.
2. Höhere Gate-Spannung - Ein 3,3-V- oder 5-V-Signal reicht oft nicht aus. Normalerweise sind 8-12 V erforderlich, um den MOSFET vollständig einzuschalten.

Schließlich sind viele MOSFET-Treiber explizit für die Steuerung eines Motors mit einer H-Brücke ausgelegt.

Ja, es geht darum, die Schaltgeschwindigkeit zu maximieren, indem viel Strom in das Gate geleitet wird, damit der Leistungs-MOSFET im Übergangszustand so wenig Zeit wie möglich verbraucht, weniger Energie verschwendet und nicht so heiß wird.

Das steht auch in den Datenblättern der von Ihnen aufgelisteten Teile :)

Der ICL7667 ist ein dualer monolithischer Hochgeschwindigkeitstreiber, der zur Umwandlung von TTL-Pegelsignalen in ausgelegt ist Hochstromausgänge ... Die hohe Geschwindigkeit und die aktuelle Ausgabe , die es ermöglichen , große kapazitive Lasten anzutreiben , mit einer hohen Anstiegsgeschwindigkeiten und geringen Ausbreitungsverzögerungen ... Die ICL7667 hohe Stromausgänge minimieren Leistungsverluste in den Leistungs-MOSFETs durch schnelles Laden und Entladen der Gatekapazität.

Ja. Und ein weiterer Grund ist, die "hohe Seite" der Brücke zu fahren. Zu diesem Zweck verfügen diese ICs über einen externen Kondensator und einen internen Oszillator mit Diodenspannungsmultiplikator, sodass der Gate-Treiberausgang eine Spannung liefert, die einige Volt höher als die Brücken- und / oder Busspannung ist.

Wenn Sie den Gate-Strom während des Schaltens berechnen möchten, können Sie diese Formel verwenden:

Ig = Q / t

Dabei ist Q die Gateladung in Coulomb (nC aus dem Datenblatt) und t die Schaltzeit (in ns, wenn Sie nC verwenden).

Wenn Sie 20 ns einschalten müssen, benötigt ein typischer FET mit einer Gesamttorladung von 50 nC 2,5 A. Sie finden flinkere Teile mit einer Gate-Ladung unter 10 nC. Ich bevorzuge die Verwendung von 2 BJTs in einer Totem-Konfiguration zum Ansteuern von MOSFETs anstelle der teuren Treiber-ICs.