6 LM74610-Q1 역전압 범위 확장의 작동 원리

V_GS가 MOSFET의 임계값 전압보다 커야 하는 향상된 모드 MOSFET과 달리 MOSFET V_GS가 0V일 때는 디플리션 모드 MOSFET이 기본적으로 켜져 있습니다. 디플리션 MOSFET을 끄려면 V_GS가 0V 미만이어야 합니다(일반적인 범위는 –1V~–4V). 이상적인 다이오드 감지 경로에서 디플리션 모드 MOSFET의 영향을 분석하기 위해 다음 조건에서의 장치 작동을 살펴보겠습니다.

• V_PV– ≥ V_PV+일 때: 이상적인 다이오드 컨트롤러는 순방향 상태 모드에 있어 전력 MOSFET Q₁과 디플리션 FET Q_D를 모두 켭니다. 이러한 작동 조건을 사용하면 V_PV+와 유사한 V_OUT = V_IN – (I_{D_Q1} R_{DS(on)_Q1})로 출력 전압을 계산할 수 있습니다.
• V_PV– < V_PV+일 때: 이상적인 다이오드 컨트롤러는 역전류 차단 조건에 있고 MOSFET Q1이 꺼집니다. MOSFET Q_D는 소스 팔로어로서 조정 모드에 있고, V_CATHODE를 V_ANODE 이상으로 유지하고 V_CATHODE = V_IN(V_ANODE)+ (V_GSMAX)를 유지합니다. 따라서 V_CATHODE에서 V_ANODE에 걸친 전압은 Q_D의 절대 최대 정격 V_GSMAX(일반적으로 5V 미만) 이내이며, 이는 LM74610-Q1의 최대 과도 전압인 45V보다 훨씬 낮습니다. 높은 역전압(V_OUT – V_IN)은 Q_D 및 Q₁의 드레인-소스 전압(V_DS)에 의해 유지됩니다.

올바른 디플리션 MOSFET 및 전원 MOSFET을 선택하는 것은 다음 사항에 따라 달라집니다.

• 최대 피크 입력 전압보다 큰 Q₁ 및 Q_D 의 V_DS 등급을 선택합니다.
• 전원 경로 MOSFET의 손실이 가장 낮도록 R_DS(on)를 선택합니다. FET의 드레인 전류(I_D)는 출력 부하에서 요구하는 최대 피크 전류보다 높아야 합니다. 최대 부하 전류에서 전력 MOSFET에서 50mV~100mV의 강하로 디플리션 MOSFET을 선택하는 것이 좋은 출발점입니다.
• R_DS(ON)는 수백 옴 범위에 있을 수 있습니다(LM74610-Q1의 부동 게이트 드라이브 아키텍처는 음극 핀-접지에 대한 큰 임피던스를 가지고 있으며, 컨트롤러의 I_CATHODE는 마이크로 암페어 범위에 있습니다).

그림 5에서는 40V LM74610-Q1 컨트롤러를 사용한 60V 바이패스 스위치 솔루션의 테스트 결과를 보여줍니다.

그림 5 LM74610-Q1 및 디플리션 MOSFET을 사용한 60V 바이패스 회로에 대한 테스트 결과.

적절하게 스케일링된 MOSFET(Q1 및 Q_D)을 사용하면 입력 전압 범위는 FET의 V_DS 정격까지 확장할 수 있습니다. 따라서 동일한 저전압 컨트롤러를 사용하는 고전압 설계가 가능합니다. 또한 입력 전압 범위를 확장하면 엔터프라이즈, 통신, 전원 툴 및 고전압 배터리 관리 애플리케이션에서도 유용할 수 있습니다.