Як я можу сповільнити час перемикання MOSFET?

У мене є NMOS, який занадто швидко перемикається для мого застосування. У ворота надсилаю квадратну хвилю логічного рівня (ШІМ). На жаль, для мене, як і очікувалося, вихід також є близькою до квадратної хвилі.

Як я можу змусити Vout бути більш трапецієподібним? Або, кажучи іншим способом, яка найпростіша модифікація, яку я можу зробити для зменшення швидкості руху на виході?

Примітка: (Vin) - напруга, подана на затвор NMOS & (Vout) - напруга, що бачиться на зливі NMOS.

Єдиний контроль над опором FET - це напруга на джерелі затвора. Вам потрібно сповільнити зміну цієї напруги. Найпоширеніший спосіб зробити це RC-фільтр на воротах. Поставте резистор між джерелом вашого приводу і затвором пристрою, і паразитична ємність затвора сформує RC-фільтр. Чим більший резистор, тим повільніше увімкнення та відключення.

Якщо резистор стає занадто великим, у вас можуть виникнути проблеми із захистом від шуму (помилкові тригери та подібні), тому минуле певного значення резистора (можливо, в діапазоні 10k-100k) вам краще додати джерело ємності затворного джерела, щоб уповільнити перемикання вниз далі.

Як правило, я завжди ставлю RC-фільтр із резистором, що випадає, на всі FET. Це дозволяє контролювати час підйому і забезпечує покращений захист від шуму.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Майте на увазі, що кожного разу, коли ваш БНТ витрачається не повністю "увімкнено" або "вимкнено", він збільшує втрати. Якщо він увімкнений, пристрій має надто низьку напругу на ньому. Якщо він вимкнений, пристрій не має струму через нього. Так чи інакше, низькі втрати. Але якщо ви перебуваєте між ними, пристрій бачить і напругу, і струм, тобто його розсіювання потужності в цей період значно більше. Чим повільніше ви переходите, тим більшими стають втрати. У який момент це стає проблемою, залежить від FET, джерела та частоти комутації.

Не вистачає часу Міллера? Просто продовжте його.

У Spehro тут правильний підхід. Я збираюся покатати його пальто хвостами і трохи розширити ідею, бо це така гарна ідея для подібних речей.

$C_{\text{dg}}$є особливим у FET, оскільки він забезпечує негативний зворотний зв'язок на ворота. Частина того, що це означає, це те, що він також множиться на надпровідність ($g_{\text{fs}}$) FET. Отже, він має більший ефект, ніж його розмір приведе вас до думки. Але, забудемо про це$C_{\text{dg}}$ наразі і замість цього додайте зовнішній конденсатор від стоку до воріт ($C_{\text{fb}}$), тому що якщо ви дійсно хочете уповільнити періоди підйому та падіння ПНТ, це ви зробите. Ось схема, яка допоможе проілюструвати:

Як $V_{\text{drv}}$ піднімається і $V_{\text{ds}}$ падіння ви, напевно, можете бачити як $R_g$, $R_L$, $g_{\text{fs}}$, і $C_{\text{fb}}$ всі вони грають роль у обмеженні значення $V_{\text{gs}}$. Мала функція передачі сигналу$V_{\text{ds}}$ щодо $V_{\text{drv}}$ є:

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

І, $R_g$, $R_L$, $g_{\text{fs}}$, і $C_{\text{fb}}$всі беруть участь у формуванні полюса. (Зверніть увагу, всі ємності FET залишаються тут для наочності.)

Щоб приблизно показати, як це працює, введіть деякі значення в дуже спрощену модель. $R_g$ = 1000 Ом, $R_L$ = 2 Ом, $V_{\text{drv-pk}}$ = 5В, $V_{\text{cc}}$ = 10В, $g_{\text{fs}}$ = 5 с.

Ось сюжет $V_{\text{ds}}$ по застосуванню $V_{\text{drv-pk}}$.

Синя крива є $C_{\text{fb}}$ = 100pF, а фіолетова крива - $C_{\text{fb}}$= 1000 пФ. Звичайно, втрата при перемиканні буде величезною і великою. Слід також зазначити, що додавання подібного конденсатора Міллера зробить ланцюг більш чутливим до включення dV / dt.

Ви можете додати серійний резистор до воріт. Це часто робиться для уповільнення періодів підйому та падіння, щоб зменшити ІМТ або запобігти надмірному перевищенню. Очевидно, це збільшує втрати при перемиканні (але не втрати на провідність), тому відбувається компроміс. Окрім того, що призведе до повільного перемикання, це також додасть час затримки, тому майте на увазі, якщо є ймовірність перехресних провідників або подібні проблеми.

Нахил, який ви отримаєте для заданого значення резистора, буде залежати від ємностей від воріт до джерела і воріт для зливу, а також від значення Vcc. Поки MOSFET перемикається, резистор подає струм для зарядки$C_{GS}$ а також струм для зарядки $C_{DG}$від Vcc до 0. Загальна кількість заряду часто вказується в таблиці (за заданих умов) як затворний заряд (вимірюється в нанокуломах). Через ємність Міллера ($C_{DG}$) також набуває характер навантаження.

Які умови роботи вашого MOSFET?

При використанні в якості комутатора MOSFET знаходиться в більшості випадків у двох станах:

• Заблоковано: Високо $V_{\text{ds}}$ напруга, без струму -> немає розсіяної потужності
• Провідність: Дуже низька $V_{\text{ds}}$ Напруга ($I_{\text{d}} \times R_{\text{ds_on}}$), високий струм ($I_{\text{d}}$) -> мала розсіяна потужність ($R_{\text{ds_on}} \times I_{\text{d}}^2$)

MOSFET знаходиться в третьому стані протягом дуже невеликої кількості часу. І це третій стан, коли він проводиться мало: - Незначний$V_{\text{ds}}$ напруга, незначний струм. $I_{\text{d}} \times V_{\text{ds}}$може бути високим! -> можливо велика розсіяна потужність.

Якщо ви плануєте, щоб замислити MOSFET довше в цьому третьому стані, ви повинні переконатися, що підвищення температури його з'єднання не дозволить йому перейти вище максимально дозволеної температури для цього стику. (знайдено в аркуші) Зниження швидкості набору MOSFET необхідно ретельно вивчити.

Я не знаю, що ви їдете з цим. Якщо це світлодіод, і ви хочете, щоб він став яскравішим і яскравішим, але повільно, вам краще використовувати ШІМ на воротах вашого MOSFET і все одно використовувати його як комутатор. Якщо ШІМ дуже швидкий, це не помітно людському оці.

Цей же підхід справедливий і для керування мотором.