Jak mogę określić prędkość przełączania MOSFET-a, biorąc pod uwagę Qg (ładunek bramki), Vgs (napięcie złącza GS) i rezystor bramki? Jak określić wymaganą wartość rezystora bramkowego?
11
Z punktu widzenia obwodu sterującego brama wygląda jak kondensator do źródła. W rzeczywistości ma również pewną pojemność do odpływu, ale zostało to uwzględnione w wartości całkowitego ładunku bramki. Wiesz, jakie napięcie musi zmienić brama i ładunek, który należy przekazać, aby to osiągnąć. Stamtąd można łatwo obliczyć równoważną pojemność: Farads = Couloumbs / Volt. Po uzyskaniu pojemności, stała czasowa R * C daje pewne pojęcie o tym, jak szybko brama będzie się obracać, biorąc pod uwagę krok wejściowy po drugiej stronie rezystora bramkowego. Na przykład osiągnięcie 90% końcowego napięcia bramki zajmuje 2,3 stałej czasowej.
Kiedy FET faktycznie „przełącza się”, jest trudniejsze. FET nie przejdzie nagle z pełnego wyłączenia do pełnego włączenia przy określonym napięciu bramki, ale istnieje napięcie bramki, przy którym niewielka zmiana przyrostowa spowoduje największą różnicę w charakterystyce wyjścia FET. Musisz zdecydować, jak naprawdę pełne i jak „pełne” wyłączenie oznacza, a następnie zdecydować, jaki zakres napięcia bramki reprezentuje. Następnie możesz użyć równoważnego modelu RC, aby zdecydować, jak szybko wejście krokowe spowoduje przesunięcie go w tym regionie. Na przykład, jeśli zdecydujesz, że większość przełączeń ma miejsce między 20% a 80% napięcia bramki, to będzie to 1,4 stałych czasowych.
Większa część przełączania ma miejsce, gdy plateau napięcia bramki przy napięciu progowym Vgsth, w którym to momencie napięcie drenażu szybko spada, a tak zwany efekt Millera utrzymuje próg tam, aż drenaż osiągnie minimum:
(od https://web.archive.org/web/20120324165247/http://www.ti.com/lit/ml/slup097/slup097.pdf )
Na przykład, powiedzmy, że masz IRL540N , którym jeździsz ze źródłem 5 V o rezystancji szeregowej 100 omów.
Wartość progowa bramki wynosi od 1 do 2 V. Oznacza to, że prąd ładowania bramki wynosiłby 30–40 mA. Całkowity ładunek bramki jest określony w <74nC, więc mówisz o maksymalnym czasie przełączania t = Qmax / Imin = 74nC / 30mA = 2,47usec.
Kilka powodów:
pasożytnicza indukcyjność źródła w MOSFET-ie może powodować oscylacje o wysokiej częstotliwości lub przynajmniej bardzo słabo skręcony
Zasadniczo chcesz odpowiednio dostosować czas włączenia ze względu na zakłócenia elektromagnetyczne.
W napędzie bramkowym z pół mostem zwykle stosuje się diodę równolegle z rezystorem włączającym, dzięki czemu wyłączenie jest szybkie, ale włączenie jest powolne. W przeciwnym razie możesz uzyskać zastrzyk z powodów wykraczających poza zakres tego postu. (Jeśli będę miał czas, napiszę o tym wpis na blogu i opublikuję link do niego).
źródło