Bir MOSFET'in geçiş süresini nasıl yavaşlatabilirim?

Benim uygulama için çok hızlı geçiş bir NMOS var. Kapıya mantık düzeyinde bir kare dalga (PWM) gönderiyorum. Ne yazık ki benim için, beklendiği gibi, çıktı da kareye yakın bir dalga.

Vout'un daha fazla yamuk olmasını nasıl sağlayabilirim? Ya da başka bir yolla, çıktıdaki dönüş hızını azaltmak için yapabileceğim en basit değişiklik nedir?

Not: (Vin) NMOS kapısında uygulanan voltajdır ve (Vout) NMOS'un tahliyesinde görülen voltajdır.

FET'in direnci üzerinde sahip olduğunuz tek kontrol geçit kaynağı voltajıdır. Bu voltajın değişimini yavaşlatmanız gerekir. Bunu yapmanın en yaygın yolu kapıdaki bir RC filtresidir. Sürücü kaynağınız ile cihaz geçidi arasına bir direnç yerleştirin, geçidin parazitik kapasitesi bir RC filtresi oluşturacaktır. Direnç ne kadar büyük olursa, açma ve kapatma o kadar yavaş olur.

Direnç çok büyük olursa, gürültü bağışıklığı sorunlarınız olabilir (yanlış kapı tetikleyicileri ve benzeri), bu nedenle belirli bir direnç değerinin (belki 10k-100k aralığında) geçerek anahtarlamayı yavaşlatmak için kapasitans kapısı kaynağı eklemeniz daha iyi olur daha aşağı.

Genel bir kural olarak, her zaman tüm FET'lere açılan dirençli bir RC filtresi koydum. Bu, yükselme süresinin kontrolüne izin verir ve gelişmiş gürültü bağışıklığı sağlar.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

FET'inizin tam olarak “açık” veya “kapalı” yapmadığı zamanlarda, artan kayıplar gördüğünü unutmayın. Açıksa, cihazın üzerinde çok düşük voltaj vardır. Kapalıysa, cihazın içinden akım olmaz. Her iki durumda da, düşük kayıp. Ancak aradaysanız, cihaz hem voltajı hem de akımı görür, yani bu süre zarfında güç kaybı çok daha fazladır. Ne kadar yavaş geçiş yaparsanız, kayıp o kadar büyük olur. Hangi noktada sorun haline geleceği FET'e, kaynağa ve anahtarlama frekansına bağlıdır.

Miller için yeterli zaman yok mu? Sadece uzat.

Spehro burada doğru yaklaşıma sahip. Palto kuyruklarına bineceğim ve fikri biraz genişleteceğim, çünkü bu tür şeyler için çok iyi bir fikir.

$C_{\text{dg}}$kapıya olumsuz geri bildirim sağladığı için bir FET'te özeldir. Bunun anlamı, aynı zamanda transkondüktans ile çarpılmasıdır ($g_{\text{fs}}$) seçin. Yani, boyutunun inanmanıza neden olacağından daha büyük bir etkisi vardır. Ama unutalım$C_{\text{dg}}$ şimdilik ve bunun yerine drenajdan kapıya harici bir kondansatör ekleyin ($C_{\text{fb}}$), çünkü FET'in yükselme ve düşme zamanlarını gerçekten yavaşlatmak istiyorsanız, yapacağınız şey budur. İşte açıklamaya yardımcı olacak bir şema:

Gibi $V_{\text{drv}}$ yükselir ve $V_{\text{ds}}$ düşüyor muhtemelen nasıl görebilirsiniz $R_g$, $R_L$, $g_{\text{fs}}$, ve $C_{\text{fb}}$ herkesin değerini sınırlamada rol oynar $V_{\text{gs}}$. Küçük sinyal aktarım fonksiyonu$V_{\text{ds}}$ göre $V_{\text{drv}}$ dır-dir:

$-\frac{R_L}{s C_{\text{fb}} \left(g_{\text{fs}} R_g R_L+R_g+R_L\right)+1}$

Ve, $R_g$, $R_L$, $g_{\text{fs}}$, ve $C_{\text{fb}}$hepsi direği oluşturmakla ilgileniyorlar. (Not, tüm FET kapasiteleri netlik sağlamak için burada bırakılmıştır.)

Bunun nasıl çalıştığını yaklaşık olarak göstermek için, bazı değerleri çok basitleştirilmiş bir modele yerleştirin. $R_g$ = 1000 Ohm, $R_L$ = 2 Ohm, $V_{\text{drv-pk}}$ = 5V, $V_{\text{cc}}$ = 10V, $g_{\text{fs}}$ = 5 S.

İşte bir arsa $V_{\text{ds}}$ uygulanması üzerine $V_{\text{drv-pk}}$.

Mavi eğri $C_{\text{fb}}$ = 100pF ve mor eğri $C_{\text{fb}}$= 1000pF. Tabii ki, anahtarlama kaybı çok büyük ve daha büyük olacaktır. Bunun gibi bir Miller geri besleme kapasitörünün eklenmesinin, devreyi dV / dt'ye karşı daha hassas hale getireceği de belirtilmelidir.

Kapıya bir seri direnç ekleyebilirsiniz. Bu genellikle EMI'yi azaltmak veya aşırı aşımı önlemek için yükselme-düşme sürelerini yavaşlatmak için yapılır. Açıkçası bu anahtarlama kayıplarını arttırır (ancak iletim kayıplarını değil), bu yüzden bir değiş tokuş vardır. Geçişin yavaşlamasına neden olmanın yanı sıra, bir gecikme süresi de ekleyecektir, bu nedenle çapraz iletim veya benzer problemler varsa bunu unutmayın.

Belirli bir kapı direnci değeri için elde ettiğiniz eğim, kapıdan kaynağa ve kapıdan drenaj kapasitelerine ve Vcc değerine bağlı olacaktır. MOSFET anahtarlama yaparken, direnç şarj etmek için akım sağlar$C_{GS}$ hem de şarj edilecek akım $C_{DG}$Toplam yük miktarı genellikle veri sayfasında (verilen koşullar altında) geçit yükü (nanocoulomb cinsinden ölçülür) olarak belirtilir. Miller kapasitansı nedeniyle ($C_{DG}$) yükün doğası da devreye girer.

MOSFET'inizin çalışma koşulları nelerdir?

Anahtar olarak kullanıldığında, MOSFET çoğu zaman iki durumda bulunur:

• Engellendi: Yüksek $V_{\text{ds}}$ gerilim, akım yok -> güç kaybı yok
• İletim: Çok düşük $V_{\text{ds}}$ Voltaj ($I_{\text{d}} \times R_{\text{ds_on}}$), yüksek akım ($I_{\text{d}}$) -> küçük harcanan güç ($R_{\text{ds_on}} \times I_{\text{d}}^2$)

MOSFET çok küçük bir süre boyunca üçüncü bir durumdadır. Ve bu üçüncü durum biraz yürüttüğü zamandır: - İhmal edilemez$V_{\text{ds}}$ gerilim, ihmal edilemez akım. $I_{\text{d}} \times V_{\text{ds}}$yüksek olabilir! -> büyük olasılıkla büyük harcanan güç.

Tasarım gereği, MOSFET'inizi bu üçüncü duruma daha uzun süre koymayı planlıyorsanız, kavşak sıcaklığının artmasının, o kavşak için izin verilen maksimum sıcaklığın üzerine çıkmasına izin vermemelisiniz. (veri sayfasında bulunur) Bir MOSFET'in dönüş hızının azaltılması dikkatle incelenmelidir.

Bununla ne sürdüğünü bilmiyorum. Eğer bir LED ise ve daha parlak ve daha parlak olmasını istiyorsanız, ancak yavaşça, MOSFET'inizin kapısında bir PWM kullanmanız ve yine de bir anahtar olarak kullanmanız daha iyi olur. PWM çok hızlıysa, bir insan gözüyle fark edilmeyecektir.

Aynı yaklaşım motor sürmek için de geçerlidir.