Výber ovládača pre MOSFET (príklad výpočtu podľa parametrov)

Ovládanie brány FET je dôležitým aspektom pri vývoji akéhokoľvek moderného elektronického zariadenia. Napríklad, keď sa v pulznom meniči používa iba spodný výkonový spínač a rozhodnutie sa prijíma v prospech použitia jednotlivého vodiča vo forme špecializovaného mikroobvodu, je potrebné vyriešiť problém výberu vhodného vodiča tak, aby spĺňal nasledujúce podmienky.

Najprv musí vodič zaistiť spoľahlivé otvorenie a zatvorenie zvoleného kľúča. Po druhé, počas prepínania je potrebné dodržať požiadavky na primeranú dĺžku nábežnej a zadnej hrany. Po tretie, samotný vodič by nemal byť pri práci v okruhu preťažený.

V tejto fáze je vhodné začať analýzou údajov z dokumentácie pre tranzistor s efektom poľa a od nich určiť, aké by mali byť charakteristiky vodiča. Potom zostáva na výber konkrétneho čipu vodiča, ktorý sa ponúka na trhu.

Amplitúda riadiaceho napätia je 12 voltov

V údajovom liste tranzistora s poľným efektom je parameter Vgs (th) - toto je minimálne napätie medzi hradlom a zdrojom, pri ktorom sa tranzistor začne ticho otvárať. Jeho hodnota je zvyčajne do 4 voltov.

Ďalej, keď napätie v bráne stúpne na približne 6 voltov, jav, ako napríklad „Millerova náhorná plošina“, sa určite prejaví tým, že v priebehu otvorenia tranzistora je v dôsledku indukovaného vplyvu dopadajúceho napätia na odtok dočasne kapacitancia zdroja hradla, akoby sa zvýši, a hoci uzávierka bude naďalej nabíjať vodiča, napätie na ňom sa vzhľadom na zdroj nebude nejaký čas ďalej zvyšovať.

Po prekonaní plató Miller však hradlové napätie lineárne stúpa a odtokový prúd dosahuje svoje maximum lineárne v čase do okamihu, keď je hradlové napätie asi 7-8 voltov.

Pretože proces nabíjania akejkoľvek kapacity prebieha exponenciálne, to znamená, že na konci sa vždy spomaľuje, potom pre rýchlejšie nabíjanie uzávierky, aby nedošlo k oneskoreniu procesu otvorenia tranzistora, výstupné napätie vodiča Uupr sa považuje za 12 voltov. Potom 7-8 voltov - bude to iba 63% amplitúdy, do ktorej napätie porastie takmer lineárne po dobu rovnajúcu sa 3 * R * Ciss, kde Ciss je súčasná kapacitná kapacita hradla, a R je odpor v časti zdroja hradla.

Plná brána Qg

Keď je zvolené napätie vodiča, berie sa do úvahy celkový hradlový náboj Qg. Toto je miesto kompromisu medzi špičkovým prúdom ovládača Imax a časom otvorenia tranzistora Tvcl. Najprv rozpoznajú úplný náboj hradla Qg, ktorý vodič bude musieť preniesť do brány na začiatku každého kľúčového prevádzkového cyklu a na konci každého cyklu ho vybrať z uzáveru.

Nájdeme plné clonové zaťaženie podľa grafu z dátového listu, kde v závislosti od napätia, ktoré sa pôvodne predpokladalo, že je na odtoku, Qg pri 12 V Uupr sa bude líšiť.

Ako dlho by mala byť uzávierka úplne nabitá - záleží to buď na tom, ako dlho trvá, kým sa otvorí predná strana výkonového tranzistora, alebo na tom, ktorý ovládač je k dispozícii. Vodič, ktorý vyberiete, bude musieť mať príslušné možnosti Rise Time a Fall Time.

Ale pretože sme sa rozhodli, že ovládač vyberieme primárne na základe potrieb rozvinutého obvodu, začneme s výpočtom od času potrebného na úplné otvorenie tranzistora (alebo jeho uzavretie). Vydeľujeme hradlový náboj Qg hodnotou požadovaného času na otvorenie (alebo zatvorenie) kľúča T zapnuté (vypnuté) - dostaneme priemerný prúd vychádzajúci z vodiča prechádzajúceho bránou:

Iav = Qg / Tincl.

Špičkový prúdový ovládač Imax

Pretože proces nabíjania uzávierky ako celok prebieha takmer rovnomerne, môžeme predpokladať, že výstupný prúd vodiča klesne takmer na nulu, keď je uzávierka úplne nabitá (na napätie Uupr). Z tohto dôvodu predpokladáme, že špičkový prúd vodiča Imax sa rovná dvojnásobku priemernej aktuálnej hodnoty: Imax = Iav * 2, potom vodič určite nespáli nadmerné zaťaženie výstupného prúdu. Vo výsledku vyberieme ovládač na základe Imax a Upr.

Ak je vodič už k dispozícii a Imax je viac ako špičkový prúd vodiča. Jednoducho delíme amplitúdu riadiaceho napätia Uupr hodnotou maximálneho prúdu ovládača Imax.

Podľa Ohmovho zákona dostávame hodnotu minimálneho odporu, ktorý musíte mať v obvode brány, aby ste obmedzili nabíjací prúd brány na špičkový prúd deklarovaný v údajovom liste pre existujúceho vodiča:

Rgate = ovládač Upr / Imax

V údajovom liste je niekedy uvedená hodnota Rg - odpor sekcie zdroja brány. Je dôležité vziať do úvahy, a ak táto hodnota je dostatočná, potom nie je potrebný externý odpor. Ak potrebujete ďalej obmedziť prúd, musíte tiež pridať externý odpor. Ak sa pridá externý odpor, ovplyvní to čas otvorenia kľúča.

Zvýšený parameter R * Ciss by nemal viesť k prekročeniu požadovanej doby nábežnej hrany, preto sa musí tento parameter vypočítať.

Pokiaľ ide o proces uzamykania kľúča, tu sa výpočty vykonávajú podobne. Ak je však potrebné, aby sa trvanie predných a zadných okrajov regulačných impulzov od seba líšilo, je možné na náboj a na uzáverový uzáver umiestniť samostatné reťazce RD, aby sa získali rôzne časové konštanty pre začiatok a pre ukončenie každého pracovného cyklu. Opäť je dôležité pamätať na to, že vybraný vodič bude musieť mať príslušné minimálne parametre doby nábehu a doby pádu, ktoré musia byť nižšie ako požadované.

Comments

[#1 Rímske menchish]

Ďakujem vám veľmi pekne za popis procesu.