Jak zmniejszyć opóźnienie wyłączenia MOSFET

Tytuł mówi to wszystko w aplikacjach do przełączania sygnałów - oprócz wyboru innego urządzenia, jak mogę zmniejszyć opóźnienie wyłączenia MOSFETÓW (N-kanałowych)? Czy istnieje coś podobnego do Baker Clamp używanego do BJT?

Brama MOSFET i sterownik wyglądają mniej więcej tak:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

to głównie pojemność bramkowa samego MOSFET-a. Sterownik może dodać własną pojemność, ale zwykle jest to nieistotne.$C_G$

i R G pochodzą głównie z obwodu sterownika bramki. Przewody MOSFET również przyczyniają się, ale w mniejszym stopniu.$L_G$$R_G$

wyraźnie także dodane w niektórych układów sterownika do tłumienia rezonansu L G i C G . Bez tego tłumienia dzwonienie może powodować, że napięcie na bramce M1 przyjmuje przejściowe skoki znacznie powyżej napięcia dostarczanego przez V G S , czasami przekraczając maksimum określone przez MOSFET i uszkadzając bramkę.$R_G$$L_G$$C_G$$V_{GS}$

Aby uzyskać jak najszybszy czas przełączania, chcesz, aby wszystkie były jak najmniejsze.

$R_G$

^{zasymuluj ten obwód}

W przypadku bardziej skomplikowanego przykładu, patrz jazdy zaniżone mostu mosfet z 3,3 . Oczywiście istnieją również zintegrowane rozwiązania.

$R_G$

$L_G$$R_G$

$L_G$$R_G$

$C_G$$R_{DS(on)}$

$L_G$$R_G$$\frac{di}{dt}$$\frac{di}{dt}$

$\frac{dv}{dt}$

od International Rectifier - Power MOSFET Basics

$R_G$

$R_{DS}$$V_{GS}$$V_{GS}$

przykład dla 2N7000

$R_{DS}$$R_{DS(on)}$$V_{th}$

$V_{th}$

$V_{th}$$R_{DS}$

Nie próbuję konkurować z odpowiedzią Phila, ponieważ jest naprawdę dobra. Ale kilka rzeczy do przemyślenia.

Nie wspominasz, jakiego rodzaju części używasz, ale jeśli naprawdę chcesz zmniejszyć opóźnienie wyłączenia, może być konieczne użycie elementu do montażu powierzchniowego. Na przykład część TO-220 ma wbudowaną 7nH indukcyjności i aż 10 omów rezystancji bramki, na którą nie można nic poradzić. Podczas gdy część do montażu powierzchniowego miałaby więcej jak indukcyjność 3nH i rezystancja bramki 3 Ohm, które można by przełączać znacznie szybciej.

Jeśli chodzi o szybsze wyciąganie ładunku z bramki, można rozważyć dodanie tranzystora pnp rozwijanego do bramki FET. Coś takiego:

$\beta$

Jeśli potrzebujesz wskazówek ilościowych w celu znalezienia minimalnego oporu bramy, który powinien być użyty, możesz spojrzeć na ten post.

Istnieje wiele rzeczy, które możesz zrobić, aby przyspieszyć wyłączenie MOSFET-a.

1) Użyj sterownika bramki o niższej impedancji, który jest w stanie szybciej rozładować pojemność bramki.

2) Jeśli rezystor jest szeregowo połączony ze sterownikiem bramki do bramki, spróbuj obniżyć wartość tej rezystancji.

3) Jeśli rezystor jest szeregowo połączony z bramką sterownika, spróbuj umieścić kondensator na oporniku szeregowym. Może to przyspieszyć wyłączenie FET, pod warunkiem, że sterownik ma wystarczająco niską impedancję, a stała czasowa R / C pary rezystor / kondensator pozwala na rozładowanie kondensatora przed przejściem z włączenia do wyłączenia.

4) Spróbuj przesunąć sterownik bramki dla FET, tak aby brama wahała się nieznacznie poniżej napięcia źródłowego podczas i po przejściu wyłączania bramki. Jeśli źródłem jest GND, spróbuj uzyskać bramę kilkaset miliwoltów poniżej GND.

Poza tym, co mówi Michael Karas, nie ma sensu przykładać większego napięcia bramki niż to, czego potrzebujesz. To, w sposób okrężny, jest tym, co zacisk piekarza robi z BJT.

Tak więc okazuje się, że aby odpowiednio włączyć FET, potrzebujesz (powiedzmy) 5 V, ale zastosujesz 10 V - 5 z tych woltów musi zostać „rozładowanych”, zanim FET rozpocznie fazę wyłączenia.

Za pomocą BJT jest „łatwo” zautomatyzować to za pomocą diod, ale jeśli możesz wybrać dokładnie, ile napięcia bramki musisz przyłożyć (zależnie od płytki drukowanej) i wziąć pod uwagę temperaturę i inne rzeczy (może to oznaczać, że potrzebujesz wolta lub dwóch innych ), możesz zaoszczędzić kilka nano sekund.