Що таке здатність приводу MOSFET для воріт і чому я про це дбаю?


13

Хтось сказав мені, що ця схема має "погану здатність приводу воріт":

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Що саме це означає? Я протестував його на світлодіоді як навантаження для M1, і мікроконтролер здатний вмикати і вимикати його просто. За яких обставин проблема з поганою здатністю приводу? Як це вдосконалити?


3
Я радий, що ви задали це запитання, тому що я думаю, що в кінцевому підсумку.
JYelton

Відповіді:


18

Відповідь в кінці, але, на випадок, якщо ви не знайомі з концепцією конденсатора MOS, я швидко проведу огляд.

MOS конденсатор:

Ворота транзистора MOSFET по суті є конденсатором. Коли ви подаєте будь-яку напругу до цього конденсатора, він реагує, накопичуючи електричний заряд:

введіть тут опис зображення

Заряд, накопичений на електроді Ворота, марний, але заряд під електродом утворює провідний канал, що дозволяє протікати струм між клемами джерела та зливу:

введіть тут опис зображення

Транзистор вмикається, коли заряд, що зберігається в цьому конденсаторі, стає помітним. Напруга воріт, при якому це відбувається, називається пороговою напругою (по суті, тут є актуальною напруга від ворота до тіла, але припустимо, що Тіло визначено як нульовий потенціал).

Як ви можете знати, зарядка конденсатора через резистор вимагає часу (завжди є певний опір, навіть якщо на схемі немає резисторів). Цей час залежить як від значення конденсатора, так і від резистора:

введіть тут опис зображення

Комбінуючи всі вищезазначені твердження разом, ми отримуємо:

  • Ворота транзистора - це конденсатор, який слід заряджати через резистор, щоб транзистор "увімкнувся"
  • Чим вище вхідна ємність воріт, тим довше потрібно вмикати транзистор
  • Чим більший опір між джерелом напруги та воротами, тим довше потрібно вмикати транзистор
  • Чим вище напруга, що прикладається зовні, тим коротше потрібно вмикати транзистор.

Відповідь:

Коли люди кажуть «погана здатність приводу воріт», вони означають, що час увімкнення та вимкнення транзистора в заданій конфігурації занадто довгий.

"Занадто довго порівняно з чим?" Ви можете запитати, і це найважливіше запитання. Необхідний час увімкнення / вимкнення залежить від багатьох аспектів, до яких я не хочу вступати. Як приклад, подумайте про рух транзистора з періодичною квадратною хвилею, що має 50% робочий цикл і період 10 мс. Ви хочете, щоб транзистор був увімкнутим під час високої фази, а вимкнено під час низької фази сигналу. Тепер, якщо час увімкнення транзистора в заданій конфігурації складе 10 мс, зрозуміло, що 5 мс високофазного сигналу буде недостатньо для його включення. Дана конфігурація має "погану здатність приводу воріт".

Коли ви використовували транзистор для включення світлодіода, ви не використовували високі частоти комутації, правда? У цьому випадку час перемикання транзистора не мав великого значення - ви просто хотіли побачити, що він з часом вмикається / вимикається.

Підсумок:

"Можливість приводу воріт" взагалі не може бути хорошою чи поганою, але вона може бути достатньою для вашої програми чи ні. Залежить від часу перемикання, якого ви хочете досягти.

Щоб скоротити час перемикання, ви можете зробити наступне:

  • Зменшіть опір до Воріт
  • Збільшити показник напруги / струму приводного кола

Ви не можете зробити нічого щодо ємності Гейта - це вбудована властивість транзистора.

Сподіваюсь, це допомагає


2
У вас є деякий контроль над ємністю воріт: виберіть інший MOSFET.
helloworld922

@ helloworld922, звичайно.
Василь

1
Я думаю, що друге зображення трохи заплутане, тому що в більшості MOSFETS джерело і тіло пов'язані . Однак на зображенні показані протилежні заряди біля джерела та тіла. Це добре демонструє точку ємності, але, можливо, це не реально.
Phil Frost

1

Проблема виникає, коли MOSFET повинні бути включені / вимкнені з відносно високою частотою. Ємність Міллера, що вводиться в ворота (Cgs), відіграє важливу роль, тому для зарядки / розряду цієї ємності на високій частоті потрібні струми, що перевищують 1А, вводитись у ворота.

Однак при постійному та статичному роботі ланцюг приводу "бачить" дуже високе навантаження на опір і може легко включати / вимикати MOSFET. Просто для перевірки та перевірки, збільшуйте частоту штифтів GPIO на зображеній схемі та спостерігайте за формою хвилі на воротах MOSFET.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.