MOSFET anahtarlama hızını belirleme

Verilen Qg (kapı şarjı), Vgs (GS bağlantı voltajı) ve kapı direnci ile bir MOSFET'in anahtarlama hızını nasıl belirleyebilirim? Kapı direncinin gerekli değerini nasıl belirlemeliyim?

Sürüş devresi açısından, kapı kaynağa bir kapasitör gibi görünür. Aslında tahliye için de bir kapasitansa sahiptir, ancak toplam geçit şarjı sayısında dikkate alınmıştır. Bunu gerçekleştirmek için kapının değişmesi gereken voltajı ve aktarılması gereken yükü biliyorsunuz. Oradan eşdeğer kapasitansı hesaplamak basittir: Farads = Couloumbs / Volt. Bir kez kapasitansa sahip olduğunuzda, R * C zaman sabiti, kapı direncinin diğer tarafında bir basamak girişi verildiğinde kapının ne kadar hızlı döneceği hakkında bir fikir verir. Örneğin, nihai geçit voltajının% 90'ına ulaşmak 2.3 zaman sabitini alır.

FET aslında "anahtar" olduğunda daha zor. FET, belirli bir geçit voltajında ​​aniden tamamen dolmaya geçmeyecektir, ancak küçük bir artımlı değişikliğin FET çıkış karakteristiğinde en fazla farkı yaratacağı bir geçit voltajı vardır. "Kapatma" nın ne kadar dolu ve nasıl dolu olduğuna gerçekten karar vermeli ve sonra hangi geçit voltaj aralığını temsil ettiğine karar vermelisiniz. Ardından, bir adım girişinin bu bölgede ne kadar hızlı dönmesine neden olacağına karar vermek için eşdeğer RC modelini kullanabilirsiniz. Örneğin, anahtarlamanın çoğunun geçit voltajının% 20 ila% 80'i arasında olduğuna karar verirseniz, bu 1.4 zaman sabitidir.

Anahtarlama eyleminin büyük kısmı, Vgsth eşik voltajındaki geçit voltajı platoları olduğunda oluşur, bu noktada drenaj voltajı hızla düşer ve Miller etkisi, drenaj minimum seviyeye ulaşıncaya kadar eşiği orada tutar:

( https://web.archive.org/web/20120324165247/http://www.ti.com/lit/ml/slup097/slup097.pdf adresinden )

Sadece pratik bir örnek için, 100 ohm seri dirençli bir 5V kaynakla sürdüğünüz bir IRL540N'ye sahip olduğunuzu varsayalım .

Kapı eşiği 1 ile 2 V arasında belirtilir. Bu, kapı şarj akımının 30-40mA olacağı anlamına gelir. Toplam geçit yükü <74nC'de belirtildiğinden, maksimum t = Qmax / Imin = 74nC / 30mA = 2.47usn anahtarlama süresinden bahsediyorsunuz.

Neden sıfır dirençli bir kapı direnci kullanılmasın?

Birkaç neden:

• MOSFET'teki parazitik kaynak endüktansı, yüksek frekanslı salınımlara veya en azından oldukça az hasar görmüş bir dönüşe neden olabilir

• EMI nedenleriyle genellikle açılış zamanını uygun şekilde ayarlamak istersiniz.

• Ve yarım köprü geçit sürücüsünde, açma direncine paralel olarak bir diyot kullanırsınız, böylece kapanma hızlıdır, ancak açma yavaştır. Aksi takdirde, bu yayının kapsamı dışındaki nedenlerden dolayı çekim yapabilirsiniz. (Zamanım varsa, bununla ilgili bir blog girişi yazacağım ve buna bir bağlantı göndereceğim.)