Een stuurprogramma kiezen voor MOSFET (voorbeeldberekening met parameters)

FET-poortbesturing is een belangrijk aspect bij de ontwikkeling van elk modern elektronisch apparaat. Wanneer bijvoorbeeld alleen de schakelaar met lager vermogen in een pulsomzetter wordt gebruikt en de beslissing wordt genomen om een ​​individuele driver in de vorm van een gespecialiseerde microcircuit te gebruiken, is het noodzakelijk om het probleem van het selecteren van een geschikte driver op te lossen, zodat deze aan de volgende voorwaarden kan voldoen.

Eerst moet de bestuurder zorgen voor betrouwbaar openen en sluiten van de geselecteerde sleutel. Ten tweede is het noodzakelijk om te voldoen aan de vereisten voor een voldoende duur van de voor- en achterranden tijdens het schakelen. Ten derde mag de bestuurder zelf niet worden overbelast tijdens het werken in het circuit.

In dit stadium is het raadzaam om te beginnen met het analyseren van de gegevens uit de documentatie voor de veldeffecttransistor, en van deze om te bepalen wat de kenmerken van de driver moeten zijn. Daarna blijft het om een ​​specifieke driver-chip te kiezen uit de chips die op de markt worden aangeboden.

De amplitude van de stuurspanning is 12 volt

In het gegevensblad over de veldeffecttransistor staat een parameter Vgs (th) - dit is de minimale spanning tussen de poort en de bron, waarop de transistor al langzaam begint te openen. Gewoonlijk ligt de waarde binnen 4 volt.

Verder, wanneer de spanning bij de poort tot ongeveer 6 volt stijgt, zal een fenomeen zoals het "Miller-plateau" zich zeker manifesteren, bestaande uit het feit dat tijdens het openen van de transistor, als gevolg van de geïnduceerde actie van de invallende spanning op de afvoer, de poort-broncapaciteit tijdelijk is alsof zal toenemen, en hoewel de sluiter lading blijft ontvangen van de driver, zal de spanning daarop ten opzichte van de bron enige tijd niet verder toenemen.

Na het overwinnen van het Miller-plateau blijft de gate-spanning echter lineair toenemen en bereikt de drainstroom zijn maximale lineaire tijd in de tijd op het moment dat de gate-spanning ongeveer 7-8 volt is.

Aangezien het laadproces van elke capaciteit exponentieel verloopt, dat wil zeggen dat het aan het einde altijd langzamer wordt, dan wordt voor een snellere sluiterlading, om het proces van het openen van de transistor niet te vertragen, de uitgangsspanning van de driver Uupr geacht 12 volt te zijn. Dan 7-8 volt - dit is slechts 63% van de amplitude, waarnaar de spanning bijna lineair zal groeien gedurende een tijd gelijk aan 3 * R * Ciss, waarbij Ciss de huidige gate-capaciteit is en R de weerstand in de gate-source sectie.

Full Gate Charge Qg

Wanneer de stuurspanning wordt geselecteerd, wordt rekening gehouden met de totale gate charge Qg. Dit is een compromis tussen de piekstroom van de Imax-driver en de openingstijd van de transistor Tvcl. Eerst herkennen ze de volle poortlading Qg, die de bestuurder aan het begin van elke sleutelbedieningscyclus moet overbrengen naar de poort, en aan het einde van elke cyclus, verwijder deze van de sluiter.

We zullen de volledige sluiterlading vinden volgens de grafiek in het gegevensblad, waar Qg bij 12 volt Uupr, afhankelijk van de spanning die oorspronkelijk werd verondersteld op de afvoer te staan, anders zal zijn.

Hoe lang de sluiter volledig moet worden opgeladen - dit hangt eigenlijk af van hoe lang het duurt om de voorkant van de vermogenstransistor te openen of van welk stuurprogramma beschikbaar is. De bestuurder die u selecteert, moet de juiste opties voor stijgtijd en valtijd hebben.

Maar omdat we besloten dat we de driver zouden kiezen die primair was gebaseerd op de behoeften van het ontwikkelde circuit, zullen we beginnen met de berekening precies vanaf het moment waarop de transistor volledig moet openen (of sluiten). We delen de gate charge Qg door de waarde van de vereiste tijd voor het openen (of sluiten) van de sleutel T aan (off) - we verkrijgen de gemiddelde stroom die uit de bestuurder komt die door de gate gaat:

Iav = Qg / Tincl.

Piekstroom driver Imax

Aangezien als geheel het sluiterproces bijna uniform verloopt, kunnen we aannemen dat de uitgangsstroom van de bestuurder tot bijna nul zal dalen tegen de tijd dat de sluiter volledig is opgeladen (tot de spanning Uupr). Daarom nemen we aan dat de piekdrempelstroom Imax gelijk is aan tweemaal de gemiddelde stroomwaarde: Imax = Iav * 2, dan zal de driver zeker niet doorbranden door overbelasting van de uitgangsstroom. Daarom selecteren we de driver op basis van Imax en Upr.

Als de bestuurder al tot onze beschikking staat en Imax meer is dan de piekstroom van de bestuurder. We delen eenvoudig de amplitude van de stuurspanning Uupr door de waarde van de maximale stroom Imax-driver.

Volgens de wet van Ohm krijgen we de waarde van de minimale weerstand die u in het gate-circuit moet hebben om de gate-laadstroom te beperken tot de piekstroom die in de datasheet voor de bestaande driver is opgegeven:

Rgate = Upr / Imax-stuurprogramma

In het gegevensblad wordt soms de waarde Rg aangegeven - de weerstand van de gate-source sectie. Het is belangrijk om hiermee rekening te houden en als deze waarde voldoende is, is een externe weerstand niet nodig. Als u de stroom verder moet beperken, moet u ook een externe weerstand toevoegen. Wanneer een externe weerstand wordt toegevoegd, heeft dit invloed op de openingstijd van de sleutel.

De verhoogde parameter R * Ciss mag niet leiden tot het overschrijden van de gewenste duur van de voorrand, dus deze parameter moet worden berekend.

Wat betreft het proces van het vergrendelen van de sleutel, worden de berekeningen hier op dezelfde manier uitgevoerd. Als het echter noodzakelijk is dat de duur van de voorste en achterste randen van de stuurpulsen van elkaar verschillen, dan is het mogelijk om afzonderlijke RD-ketens op de lading en op de sluiterontlading te plaatsen om verschillende tijdconstanten te verkrijgen voor het begin en voor de voltooiing van elke werkcyclus. Nogmaals, het is belangrijk om te onthouden dat de geselecteerde driver de juiste minimale Rise Time en Fall Time-parameters moet hebben, die minder moeten zijn dan de vereiste.