Загальне правило, яке ви чуєте, вивчаючи електротехніку, - це те, що струм затвора MOSFET завжди становить приблизно 0. Коли не безпечно вважати, що він дорівнює 0?
Відповіді:
За перехідних умов струм затвора буде не нульовим, оскільки вам потрібно зарядити (або розрядити) ємність затвора, і для цього потрібен струм. Чим більший струм затвора, тим швидше змінюється напруга на затворі і тим швидше перемикається пристрій. Як тільки перехід комутатора завершено, то струм затвора наближається до нуля (і в основному це струм витоку).
Для низьких частот комутації (ШІМ) струм затвора RMS буде низьким. Більш високі частоти комутації збільшать струм Rms.
Найважливішим винятком, як правило, є не статичний витік, а під час зарядки або вивантаження ємності затвора для його включення або вимкнення.
Для зарядки та розрядки ємності затвора в корисні швидкі часи, як правило, потрібні струми воріт від 0,1 до 1 ампер.
Занадто швидке призводить до додаткових втрат.
Занадто повільне призводить до того, що FET знаходиться в активному резистивному стані між вимкненим і напруженим і розсіює дуже значні кількості енергії щодо того, що можна досягти при правильному проектуванні.
Ось чому потрібні драйвери воріт, і чому ви не можете просто керувати затвором MOSFET на високих частотах від штифта мікроконтролера, який, як правило, здатний подавати від 1 до 30 мА, навіть якщо вимоги напруги добре виконані.
_______________________________-
Пов’язані - струми приводів MOSFET:
Часто не враховується, що MOSFET, що перемикається на частоті 10 кГц плюс, можливо, знадобляться струми приводу затвора в діапазоні 0,1А - 1А для досягнення адекватних часових комутацій - залежно дещо від застосування. У багатьох 10-ти кГц привод на верхньому кінці діапазону був би загальним.
У таблицях даних MOSFET вказуються заряд затвора та ємність затвора. Ємності, як правило, знаходяться в діапазоні «декілька наноФарад», а заряд заряду, як правило, становить кілька десятків нанокуломів, а вхідна ємність, як правило, нанофард або кілька.
Використовуючи параметричний селектор Digikeys, я просто підмножив N-канали MOSFETS 60-100 V Vds та 10-20 Amp Ids.
Заряд затвора був найнижчим, ніж 3,4 nC, а вхідна ємність = 256 pF і
до 225 nC з вхідною ємністю 5700 pF
з нижньою середньою квартилою = 18 nC і 870 pF і
верхньою медіаною четвертиною = 46 nC і 1200 pF
Цей заряд повинен бути "закачаний" в ємність затвора і назовні.
Якщо у вас є ШІМ, наприклад, 10 кГц, то 1 цикл = 100 мс, тож ви сподієтесь, що час перемикання був невеликою часткою цього. Якщо ви хочете зарядити або розрядити декілька нФ до / від нуля до типово 3В до 12В, то наявність принаймні 100 мА приводу - це необхідність.
1 кулон = 1 ампер.секунда, тому для 10 нС потрібно 1 А середнє для 0,01 мкм або 0,1 А середнє для 0,1 мкС. Моторошний MOSFET, що вийшов вище, з зарядом на 225 nC, заряджував би 0,225 мкм на зарядку при 1А і 2,25 мс при 0,1 А. Причиною того, що цей FET є набагато гіршим, ніж більшість, є те, що я "окремий - це пристрій з виснаженням напругою 100 В 16А, який зазвичай увімкнено без напруги на затворі та вимагає відключення негативної напруги на затворі. Проте все одно можна бути". Вихопили ", наприклад, ця частина 60В, 20А із зарядом 100+ нК затвора.
Ця більш нормальна частина 60В 14А має зарядний затвор макс. 18 нС. Приведіть його з штифта для мікроконтролера на 10 мА і це займе! 1,8 мкм для зарядки конденсатора затвора - ймовірно, прийнятний на 10 кГц і дуже поганий на 100 кГц. З часом перемикання підйому та падіння 110 та 41 нс при "правильному керуванні" ви хочете краще, ніж ~ 2 US час зарядки воріт, щоб переключити його де завгодно біля його верхньої межі.
Приклад:
Драйвер високої сторони 200 нс:
Джерело цієї схеми не визначене - я думаю, що через члена PICList. Може перевірити, чи хтось байдуже. Зауважте, що цей ланцюг значно «розумніший», ніж може здатися. (Олін любить розташування входів, що використовується тут). Гойдалка ~ = 3 В поперек R14 спричиняє розгойдування приблизно 15 В щодо R15, тому бази Q14 / Q15 коливаються від + 30 В до приблизно 15 В, забезпечуючи ~ 15 В, якщо високі бічні ворота їхали на MOSFET каналу P.
Перевірте таблицю даних. Для цього MOSFET вони задають струм витоку джерела максимуму 100nA. Наприклад, якщо ви керуєте FET з підсилювача, можливо, ви можете ігнорувати це. Якщо ви використовуєте статичну напругу з дуже низьким зарядом, то 100nA може бути занадто багато. Все залежить від вашої програми, але в більшості випадків цей статичний струм буде незначним. Увімкнення та вимкнення призведе до набагато більшого піку струму для заряду та розряду ємності воріт.
Ось деякі форми хвиль, які вказують на деякі перехідні натури великого MOSFET. Струм затвора стає високим під час перемикання і, можливо, спричинив занулення напруги приводу затвора тут. (чорна лінія)
.
Я думаю, що це узагальнення походить від порівняння MOSFET з BJT з точки зору ідеалізованої програми посилення.
"BJT - це пристрій з керуванням струмом (контрольний струм колектора базового струму, напруга базової напруги, притиснуте до переходу PN вперед), тоді як MOSFET - пристрій надпровідності (базовий струм мізерно малий, базовий напруга регулює струм колектора)", як каже викладач .
Коли ви говорите про "стаціонарні" підсилювачі (відсутність жорсткого перемикання або великі перепади з ухилом), припущення про "нульовий базовий струм" є достатньо істинним, щоб можна було зробити значну роботу.
Коли ви вводите високочастотний жорсткий комутатор, як інші вказували, притаманні ємності MOSFET домінують над поведінкою (тобто проведений базовий струм є функцією зарядки та розрядки ємності затвора), тому припущення про "нульовий струм" недійсне.