MOSFET gate drive özelliği nedir ve neden umursuyorum?


13

Birisi bana bu devrenin "zayıf kapı sürücü kapasitesi" olduğunu söyledi:

şematik

bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik

Bu tam olarak ne anlama geliyor? M1 için bir yük olarak bir LED ile test ettim ve mikrodenetleyici onu açıp kapatabilir. Hangi koşullar altında zayıf tahrik kapasitesi bir problemdir? Nasıl geliştirebilirim?


3
Bu soruyu sorduğunuz için memnunum, çünkü sanırım sonunda yapacağım.
JYelton

Yanıtlar:


18

Cevap en sonunda, ancak MOS kapasitör kavramına aşina değilseniz, hızlı bir inceleme yapacağım.

MOS Kapasitör:

MOSFET transistörünün kapısı aslında bir kapasitördür. Bu kapasitöre herhangi bir voltaj uyguladığınızda, bir elektrik yükü biriktirerek yanıt verir:

resim açıklamasını buraya girin

Kapı elektrodu üzerinde biriken yük işe yaramaz, ancak elektrotun altındaki yük, bir akımın Kaynak ve Tahliye terminalleri arasında akmasına izin veren iletken bir kanal oluşturur:

resim açıklamasını buraya girin

Bu kapasitörde depolanan şarj kayda değer hale geldiğinde transistör açılır. Bunun gerçekleştiği Kapı voltajına Eşik Voltajı denir (esasen burada ilgili olan Kapı-Karoseri voltajıdır, ancak Vücudun sıfır potansiyel olarak tanımlandığını varsayalım).

Bildiğiniz gibi, bir kapasitörün direnç yoluyla şarj edilmesi zaman alır (şematik direnç içermese bile, her zaman bir miktar direnç vardır). Bu süre hem kapasitörün hem de direncin değerine bağlıdır:

resim açıklamasını buraya girin

Yukarıdaki tüm ifadeleri bir araya getirdik:

  • Transistörün Kapısı, transistörün "açılması" için bir direnç üzerinden şarj edilmesi gereken bir kondansatördür.
  • Gate'in giriş kapasitansı ne kadar yüksek olursa transistörü AÇMAK o kadar uzun sürer
  • Gerilim kaynağı ve Kapı arasındaki direnç ne kadar yüksek olursa, transistörü açmak o kadar uzun sürer
  • Harici olarak uygulanan voltaj ne kadar yüksek olursa , transistörü AÇMAK o kadar kısa sürer.

Cevap:

İnsanlar "zayıf kapı sürücü kapasitesi" dediğinde, verilen konfigürasyonda transistörün açma ve kapama sürelerinin çok uzun olduğu anlamına gelir.

"Neye kıyasla çok mu uzun?" sorabilirsiniz, ve bu sorulması gereken en önemli soru. Gerekli AÇMA / KAPAMA süreleri, girmek istemediğim birçok yöne bağlıdır. Örnek olarak, transistörü% 50 görev döngüsüne ve 10 ms süresine sahip periyodik bir kare dalga ile sürmeyi düşünün. Transistörün yüksek fazda AÇIK ve sinyalin düşük fazında KAPALI olmasını istiyorsunuz. Şimdi, belirli bir konfigürasyonda transistörün açılma süresi 10 ms olacaksa, 5 ms yüksek faz sinyalinin hiç açmak için yeterli olmayacağı açıktır. Belirtilen yapılandırmada "zayıf geçit sürücüsü özelliği" var.

LED'i açmak için transistörü kullandığınızda, yüksek anahtarlama frekansları kullanmadınız, değil mi? Bu durumda, transistörün açılma süresi çok önemli değildi - sadece sonunda açıldığını / kapandığını görmek istediniz.

Özet:

"Gate drive yeteneği" genel olarak iyi ya da kötü olamaz, ama ya uygulamanız için yeterince iyi ya da değil. Elde etmek istediğiniz anahtarlama sürelerine bağlıdır.

Geçiş sürelerini azaltmak için aşağıdakileri yapabilirsiniz:

  • Kapı direncini azaltın
  • Sürüş devresinin voltaj / akım değerini artırın

Gate'in kapasitansı hakkında yapabileceğiniz hiçbir şey yoktur - transistörün yerleşik bir özelliğidir.

Bu yardımcı olur umarım


2
Kapı kapasitansı üzerinde biraz kontrolünüz var: farklı bir MOSFET seçin.
helloworld922

@ helloworld922, tabi.
Vasiliy

1
Sanırım 2. görüntü biraz kafa karıştırıcı, çünkü çoğu MOSFETS'de kaynak ve gövde birbirine bağlı . Yine de, görüntü kaynak ve vücuttaki zıt yükleri göstermektedir. Kapasitans noktasını iyi gösterir, ancak belki gerçekçi değildir.
Phil Frost

1

Sorun, MOSFET'ler nispeten yüksek bir frekansta AÇIK / KAPALI konuma getirildiğinde ortaya çıkar. Gate (Cgs) içine sokulan Miller kapasitansı, önemli bir rol oynar, böylece bu kapasitansı yüksek bir frekansta şarj etmek / boşaltmak, Gate'e 1A'dan fazla akımın enjekte edilmesini gerektirir.

Ancak DC ve statik çalışmada sürücü devresi çok yüksek bir empedans yükünü "görür" ve MOSFET'i kolayca açabilir / kapatabilir. Sadece test etmek ve doğrulamak için, gösterilen şemadaki GPIO pininin frekansını artırın ve MOSFET Kapısı'ndaki dalga formunu izleyin.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.