¿Cómo polarizar un amplificador de clase AB MOSFET?

Question

Estoy trabajando en un amplificador de clase AB que se utiliza para suministrar o disipar corriente. La razón para utilizar MOSFETs son las limitaciones de espacio y que los BJTs de alta potencia solo están disponibles en paquetes grandes con plomo.

Intenté buscar algunos circuitos de polarización para reducir la distorsión de cruce, pero la mayoría de los diseños utilizan BJTs. El principal problema que veo al polarizar una etapa clase AB de MOSFET es el cambio en \$V_\mathrm{gs,th}\$ con la temperatura y dentro de las tolerancias de fabricación como 2V a 4V. Por lo tanto, un diseño simplificado como este no parece ser efectivo dado un rango de voltajes de umbral:

simula este circuito – Esquema creado utilizando CircuitLab

¿Cómo abordarías la polarización de una etapa MOSFET de clase AB para reducir la distorsión de cruce a una corriente de reposo aceptable cuando el voltaje umbral no es una cantidad bien conocida en la práctica? ¿Hay algún buen diseño de circuito de referencia o artículo que aborde esto?

Answer 1

Vuelve a pensar en los paquetes. Los MOSFET casi siempre se utilizan como interruptores y disipan muy poca potencia. Aquí los estás utilizando como dispositivos lineales y disiparán tanta potencia (o ligeramente más según la tensión de umbral) que los bipolares.

Así que asegúrate de estar utilizando paquetes adecuados y disipadores de calor para eliminar ese calor ... probablemente los mismos que los bipolares.

Una vez hayas solucionado eso, ... polarización. Sugiero añadir resistencias de fuente (donde las resistencias del emisor están en una etapa de salida bipolar) y utilizar el voltaje DC a través de ellas como medida de la corriente de reposo; permitir que esto controle las tensiones de polarización.

Answer 2

Su dilema es equilibrar el voltaje de la compuerta de lado alto y de lado bajo, ¿verdad? Yo colocaría dos amplificadores operacionales, uno en el lado alto y otro en el lado bajo, ambos retroalimentados desde la salida, controlados desde la misma entrada.

Answer 3

Si este diseño está destinado a ser un diseño único operado a temperatura ambiente, entonces podrías usar un potenciómetro para ajustar los puntos de polarización. Al dejar caer una corriente de polarización constante a través de los potenciómetros, obtendrás voltajes de desplazamiento constantes que se pueden ajustar utilizando los potenciómetros. Por supuesto, esto no tiene compensación de temperatura, por lo que se puede mejorar.

simular este circuito – Esquemático creado usando CircuitLab

Puedes agregar compensación de temperatura usando un par del mismo modelo exacto de MOSFETs y algunos resistores de fuente para compensar cualquier desajuste de Vgs. Puedes comprar pares combinados, o bien seleccionar las piezas para obtener pares de Vgs coincidentes.

simular este circuito