Alegerea unui driver pentru MOSFET (exemplu de calcul după parametri)

Controlul FET gate este un aspect important în dezvoltarea oricărui dispozitiv electronic modern. De exemplu, când se utilizează doar un comutator de putere mai mică într-un convertor de impulsuri și se ia decizia în favoarea utilizării unui driver individual sub forma unui microcircuit specializat, este necesară rezolvarea problemei selectării unui driver adecvat, astfel încât acesta să poată satisface următoarele condiții.

În primul rând, șoferul va trebui să asigure deschiderea și închiderea fiabile a tastei selectate. În al doilea rând, este necesar să se respecte cerințele pentru o durată adecvată a marginilor de frânare și de finalizare în timpul comutării. În al treilea rând, șoferul însuși nu trebuie supraîncărcat în timp ce lucrează în circuit.

În această etapă, este recomandabil să începeți prin analizarea datelor din documentația pentru tranzistorul cu efect de câmp și de la acestea pentru a determina care ar fi caracteristicile șoferului. După aceea, rămâne să alegeți un cip de șofer specific dintre cele oferite pe piață.

Amplitudinea tensiunii de control este de 12 volți

În fișa tehnică a tranzistorului cu efect de câmp există un parametru Vgs (th) - aceasta este tensiunea minimă între poartă și sursă, la care tranzistorul va începe deja să se deschidă încet. De obicei, valoarea sa se încadrează în 4 volți.

Mai departe, când tensiunea de la poartă se ridică la aproximativ 6 volți, un fenomen precum „platoul Miller” se va manifesta cu siguranță, constând în faptul că, în timpul deschiderii tranzistorului, datorită acțiunii induse a tensiunii incidente pe canal, capacitatea sursă a porții este temporar ca și cum va crește și, deși obturatorul va primi în continuare încărcare de la șofer, tensiunea de pe acesta în raport cu sursa nu va crește mai mult timp.

Cu toate acestea, după depășirea platoului Miller, tensiunea porții continuă să crească liniar, iar curentul de scurgere își atinge maximul liniar în timp pentru momentul în care tensiunea porții este de aproximativ 7-8 volți.

Întrucât procesul de încărcare a oricărei capacități se desfășoară exponențial, adică la sfârșit încetinește întotdeauna, apoi pentru o încărcare mai rapidă a obturatorului, pentru a nu întârzia procesul de deschidere a tranzistorului, tensiunea de ieșire a șoferului Uupr este luată la 12 volți. Apoi, 7-8 volți - aceasta va fi doar 63% din amplitudine, la care tensiunea va crește aproape liniar pentru un timp egal cu 3 * R * Ciss, unde Ciss este capacitatea curentă a porții, iar R este rezistența în secțiunea poartă-sursă.

Încărcare completă a porții Qg

Când este selectată tensiunea șoferului, se ia în calcul sarcina totală a porții Qg. Acesta este un compromis între curentul de vârf al driverului Imax și timpul de deschidere al tranzistorului Tvcl. În primul rând, recunosc sarcina Qg a sarcinii complete, pe care șoferul va trebui să o transfere la poartă la începutul fiecărui ciclu de funcționare a cheii, iar la sfârșitul fiecărui ciclu, o scoate din obturator.

Vom găsi încărcarea completă a obturatorului în funcție de graficul din fișa tehnică, unde în funcție de tensiunea care se presupunea inițial că este pe scurgere, Qg la 12 volți Uupr va fi diferit.

Cât timp trebuie să se încarce complet obturatorul - acest lucru depinde, de fapt, de cât timp durează să se deschidă partea din fața tranzistorului de putere, sau de ce șofer este disponibil. Șoferul pe care îl selectați va trebui să aibă opțiunile corespunzătoare Timpului de creștere și timp de cădere.

Dar, deoarece am decis că vom alege driverul în funcție de nevoile circuitului dezvoltat, vom începe calculul tocmai din momentul în care tranzistorul va trebui să se deschidă complet (sau să se închidă). Împărțim sarcina de poartă Qg la valoarea timpului necesar pentru deschiderea (sau închiderea) cheii T de pornit (oprit) - obținem curentul mediu care iese din șoferul care trece prin poartă:

Iav = Qg / Tincl.

Vârful actual de conducător auto Imax

Întrucât, în ansamblu, procesul de încărcare a obturatorului se desfășoară aproape uniform, putem presupune că curentul de ieșire al șoferului va scădea la aproape zero până la încărcarea completă a obturatorului (până la tensiunea Uupr). Prin urmare, presupunem că curentul maxim al driverului Imax este egal cu dublul valorii curente medii: Imax = Iav * 2, atunci șoferul nu va arde de la suprasarcină pe curentul de ieșire. Drept urmare, selectăm driverul bazat pe Imax și Upr.

Dacă șoferul este deja la dispoziția noastră și Imax s-a dovedit a fi mai mult decât curentul maxim al șoferului. Pur și simplu împărțim amplitudinea tensiunii de control Uupr în valoarea driverului Imax de curent maxim.

Conform legii lui Ohm, obținem valoarea rezistenței minime pe care trebuie să o aveți în circuitul porții pentru a limita curentul de încărcare a porții la curentul de vârf declarat în fișa tehnică pentru șoferul existent:

Rgate = driver Upr / Imax

În foaia de date, uneori este indicată valoarea Rg - rezistența secțiunii poartă-sursă. Este important să o luați în considerare și dacă această valoare este suficientă, atunci nu este necesar un rezistor extern. Dacă trebuie să limitezi și mai mult curentul, va trebui să adaugi și un rezistor extern. Când se adaugă un rezistor extern, acest lucru va afecta timpul de deschidere a cheii.

Parametrul crescut R * Ciss nu ar trebui să conducă la depășirea duratei dorite a muchiei de frunte, deci acest parametru trebuie calculat.

În ceea ce privește procesul de blocare a cheii, aici calculele sunt efectuate în mod similar. Dacă, totuși, este necesar ca duratele muchiilor de frânare și de final ale impulsurilor de control să difere între ele, atunci este posibil să se pună lanțuri RD separate pe sarcină și pe descărcarea obturatorului pentru a obține constante de timp diferite pentru începutul și pentru finalizarea fiecărui ciclu de lucru. Din nou, este important să ne amintim că driverul selectat va trebui să aibă parametrii minimi corespunzători timpului de creștere și timp de cădere, care trebuie să fie mai mici decât cei necesari.