Kapı direnci değeri nasıl tasarlanır?

Bu , üzerinde çalıştığım IC sürücüsünün (LM5112) veri sayfasıdır.

Modülün uygulama şeması aşağıdadır.

Temel olarak bu giriş olarak PDM sinyali olan MOSFET için GATE sürücü devresidir. Nasıl MOSFET giriş direnci (R3) değerini hesaplamak için arıyorsunuz?

MOSFET giriş voltajı (VDS) = 10V Gereken çıkış gücü 200W'tır.

Sorular:

1) MOSFET giriş direnci nasıl hesaplanır?

2) MOSFET giriş direnci hesaplamasını etkileyen faktörler nelerdir?

3) Direnç değeri değiştirilirse (Artırılır veya azaltılırsa) mümkün olan maksimum, minimum direnç değeri ve devredeki etkisi ne olur?

Başka bilgi gerekiyorsa lütfen bize bildirin.

Büyük çıkış akımı (7A) olan bu sürücüyü seçtiyseniz, çok büyük bir FET'i çok hızlı değiştirmek için bu kapı sürücü akımına ihtiyacınız olduğunu varsayıyorum.

Kapı direnci sadece kapı sürücü akımını azaltarak işleri yavaşlatacaktır, bu nedenle optimum değeri sıfır ohm'dur. Maksimum değeri kabul edilebilir anahtarlama kayıplarına bağlıdır (daha yavaş anahtarlama daha fazla anahtarlama kaybına neden olur).

Kapı direncinin yine de kullanımları olabilir:

• EMI'yi azaltmak için geçişi yavaşlatın. Ancak bu durumda daha zayıf (daha ucuz) bir sürücü de kullanabilirsiniz.
• MOSFET açıldığında beslemeden çekilen mevcut ani artışı azaltın. Yerel ayırma yeterince iyi değilse, bu akım VCC'nin sarkmasına neden olarak çipin UVLO'sunu tetikleyebilir. Neyse ki çipin pin çıkışı düşük endüktanslı bir ayrıştırmayı elde etmeyi kolaylaştırır.
• Düzenin uzun bir kapı izi ile yetersiz olması durumunda. Bu, kapıya MOSFET'in osillenmesine neden olabilecek endüktans ekler. Bir direnç, daha yavaş geçiş pahasına salınımları azaltacaktır. Bu biraz yara bandı, sıkı bir düzen tercih edilir.

Her ihtimale karşı bir direnç ayak izi koymanızı ve 0R atlama kablosuyla başlamayı tavsiye ederim.

Bir MOSFET'in Kapısını Anlamak

MOSFET'ler, çeşitli yükleri sürerken birçok fayda sağlayan dikkat çekici cihazlardır. Gerilim tahrikli olmaları ve çok düşük dirençlere sahip olmaları, onları birçok uygulama için tercih edilen cihaz yapar.

Ancak, kapının gerçekte nasıl çalıştığı muhtemelen birçok kişi için en az anlaşılan özelliklerden biridir.

Tipik MOSFET devrenize bakalım.

NOT: Burada yalnızca N-Kanal aygıtlarını göstereceğim, ancak P-Kanal aynı mekanizmalarla çalışıyor.

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

$R_{GATE}$$R_{GATE}$

^{bu devreyi simüle et}

$R_g$$C_{GS}$$C_{GD}$

Konuları daha da karmaşıklaştırmak için, bu kapasiteler sabit değildir ve uygulanan voltajlara bağlı olarak değişir. Tipik bir örnek aşağıda gösterilmiştir.

$C_{GS}$$C_{GD}$

$I_{gate} = V_{Gate}/(R_{source} + R_{GATE} + R_g)$

$R_{GATE}$$R_g$

$R_{GATE} = V_{Gate}/(I_{max})$

NOT: Sürücü ve kaynak sınırları sürücüde farklıysa, ilişkili diyotlarla birlikte iki kapı direnci kullanmak mümkündür veya kenarları açmayı veya kapatmayı keskinleştirmek gerekir.

Zamanlama herşeydir

Tamam, şimdi belki de kapı direncinin neden önemli olduğunu görebilirsiniz. Ancak şimdi o kapı direncine sahip olmanın sonuçlarını ve çok büyükse ne olacağını anlamalısınız.

$R_{GATE}$$C_{GS}$$C_{GD}$

Bu basit devreyi analiz edelim.

Burada yaklaşık 2.5 ohm giriş direncine sahip tipik bir MOSFET seçtim. Drenaj, yukarıda gösterildiği gibi toprağa kısa devre ile, aşağıdaki izler püllerin yükselen kenarında çizilebilir.

$R_{Gate}$

Nabzın düşen kenarı, şaşırtıcı değil, benzerdir.

Tamam, 1 Ohm yük direnci ile kapıya küçük bir voltaj, 1V uygulayalım.

Yukarıdaki izlerde dikkat etmeniz gereken üç şey vardır.

1. $V_{D}$$C_{GD}$$C_{GD}$

2. $R_{GATE}$

3. Bir kartal gözünüz varsa, MOSFET açılırken I'de (R_GATE) hafif bir sapma da görebilirsiniz.

Tamam şimdi size yükte 10V ve 10 Ohm ile daha gerçekçi bir voltaj göstereyim.

$V_{gs}$

$V_{GS}$$C_{GD}$$C_{GD}$$C_{GD}$$C_{GS}$$V_{GS}$

Bu noktada, bir şey sizin için belirgin hale gelmeliydi. Yani...

Açma gecikmesi yük voltajı ile değişiyor!

$C_{GD}$

Bu cihazın 300V, hala 1A yükte kaldırabileceği maksimum seviyeye ulaşmasını sağlar.

Düz nokta şimdi ÇOK uzun dikkat edin. Cihaz doğrusal modda kalır ve tamamen açılması çok daha uzun sürer. Aslında bu görüntüdeki zaman tabanını genişletmek zorunda kaldım. Kapı akımı şimdi 6uS civarında sürdürülmektedir.

Kapanma zamanına bakıldığında, bu örnekte daha da kötüdür.

$C_{GD}$

Bu, bir yüke giden gücü modüle ediyorsanız, onu sürdürebileceğiniz frekansın anahtarladığınız voltaja büyük ölçüde bağlı olduğu anlamına gelir.

100Khz'de 10V'da ne tür işler ... yaklaşık 400mA ortalama kapı akımı ile ...

300V'de umut yok.

Bu frekanslarda MOSFET, kapı direnci ve sürücüde harcanan güç muhtemelen onları yok etmek için yeterli olacaktır.

Sonuç

Basit düşük frekanslı kullanımlar dışında, yüksek voltaj ve frekanslarda çalışmak için MOSFET'lerin ince ayarlanması, ihtiyaç duyabileceğiniz özellikleri elde etmek için önemli miktarda dikkatli bir geliştirme gerektirir. Ne kadar yükseğe çıkarsanız MOSFET sürücüsünün o kadar güçlü olması gerekir;