วิธีการออกแบบค่าตัวต้านทานประตู

นี่คือแผ่นข้อมูลของไดรเวอร์ IC ที่ฉันกำลังทำงาน (LM5112)

ต่อไปนี้เป็นแผนภาพโปรแกรมประยุกต์ของโมดูล

โดยทั่วไปนี่คือวงจรไดรเวอร์ GATE สำหรับ MOSFET พร้อมสัญญาณ PDM เป็นอินพุต ฉันกำลังหาวิธีคำนวณค่าของตัวต้านทานอินพุต MOSFET (R3) หรือไม่

แรงดันไฟฟ้าขาเข้า MOSFET (VDS) = 10V กำลังขับที่ต้องการคือ 200W

คำถาม:

1) วิธีการคำนวณตัวต้านทานอินพุต MOSFET

2) อะไรคือปัจจัยที่มีผลต่อการคำนวณตัวต้านทานอินพุต MOSFET

3) อะไรจะเป็นค่าสูงสุด, ค่าความต้านทานต่ำสุดที่เป็นไปได้และผลกระทบในวงจรหากค่าตัวต้านทานมีการเปลี่ยนแปลง (เพิ่มขึ้นหรือลดลง)?

โปรดแจ้งให้เราทราบหากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม

หากคุณเลือกไดรเวอร์นี้ซึ่งมีกระแสเอาต์พุตขนาดใหญ่ (7A) ฉันคิดว่าคุณต้องการไดรฟ์เกตนี้เพื่อเปลี่ยน FET ที่มีขนาดใหญ่มากอย่างรวดเร็ว

ตัวต้านทานเกตจะทำให้สิ่งต่าง ๆ ช้าลงโดยลดกระแสไดรฟ์เกตเท่านั้นดังนั้นค่าที่เหมาะสมคือศูนย์โอห์ม ค่าสูงสุดขึ้นอยู่กับการสูญเสียการสลับที่ยอมรับได้ (การสลับช้าลงทำให้เกิดการสูญเสียการสลับมากขึ้น)

ตัวต้านทาน Gate ยังคงสามารถใช้งานได้:

• ชะลอการสลับเพื่อลด EMI แต่ในกรณีนี้คุณอาจใช้ไดรเวอร์ที่อ่อนแอกว่า
• ลดการขัดขวางของกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายในระหว่างการเปิด MOSFET หากการแยกตัวในพื้นที่ไม่ดีพอกระแสนี้อาจทำให้ VCC ลดลงทำให้เกิด UVLO ของชิป โชคดีที่ pinout ของชิปทำให้ง่ายต่อการบรรลุการแยกตัวเหนี่ยวนำต่ำ
• ในกรณีที่เลย์เอาต์เป็น suboptimal ด้วยการติดตามประตูยาว สิ่งนี้จะเพิ่มการเหนี่ยวนำในเกตซึ่งสามารถทำให้ MOSFET เปลี่ยนไป ตัวต้านทานจะลดการแกว่งเมื่อมีการสลับช้า นี่เป็นบิตของการช่วยเหลือวงดนตรี, รูปแบบแน่นดีกว่า

ฉันแนะนำให้ใส่รอยตัวต้านทานในกรณีและเริ่มต้นด้วยจัมเปอร์ 0R

ทำความเข้าใจกับประตูแห่งมอสเฟต

MOSFET เป็นอุปกรณ์ที่น่าทึ่งซึ่งให้ประโยชน์มากมายเมื่อขับรถโหลดต่างๆ ความจริงที่ว่าพวกเขามีแรงดันไฟฟ้าและเมื่อพวกเขามีความต้านทานต่ำมากทำให้พวกเขาเป็นอุปกรณ์ที่เลือกสำหรับการใช้งานมากมาย

อย่างไรก็ตามวิธีการทำงานของประตูจริงอาจเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่เข้าใจได้น้อยที่สุดสำหรับหลาย ๆ คนคือนักออกแบบ

ลองดูวงจรมอสเฟตทั่วไปของคุณ

หมายเหตุ: ฉันจะแสดงเฉพาะอุปกรณ์ N-Channel ที่นี่เท่านั้น แต่ P-Channel ทำงานด้วยกลไกเดียวกัน

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ดังนั้นเราจึงรู้อุปกรณ์ที่มีแรงดันไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยดังนั้นทำไมเราต้อง E เพื่อที่จะเข้าใจว่าทำไมR G A T Eจึงมีความสำคัญเราจำเป็นต้องเพิ่มแบบจำลองนี้เพื่อรวมความสามารถของ MOSFET$R_{GATE}$$R_{GATE}$

^{จำลองวงจรนี้}

$R_g$$C_{GS}$$C_{GD}$

เพื่อเพิ่มความซับซ้อนให้กับเรื่องต่อไปความสามารถเหล่านั้นไม่คงที่และเปลี่ยนแปลงตามแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ตัวอย่างทั่วไปแสดงไว้ด้านล่าง

$C_{GS}$$C_{GD}$

$I_{gate} = V_{Gate}/(R_{source} + R_{GATE} + R_g)$

$R_{GATE}$$R_g$

$R_{GATE} = V_{Gate}/(I_{max})$

หมายเหตุ: มันเป็นไปได้ที่จะใช้ตัวต้านทานเกตสองตัวพร้อมไดโอดที่เกี่ยวข้องหากแหล่งกำเนิดและขีด จำกัด การจมแตกต่างกันในไดรเวอร์หรือจำเป็นต้องปรับให้คมชัดทั้งการเปิดหรือปิดขอบ

เวลาคือทุกอย่าง

ตกลงดังนั้นตอนนี้คุณอาจเห็นว่าทำไมตัวต้านทานประตูจึงสำคัญ อย่างไรก็ตามตอนนี้คุณต้องเข้าใจความหมายของการต่อต้านประตูนั้นและจะเกิดอะไรขึ้นถ้ามันมีขนาดใหญ่เกินไป

$R_{GATE}$$C_{GS}$$C_{GD}$

ให้เราวิเคราะห์วงจรอย่างง่ายนี้

ที่นี่ฉันได้เลือก MOSFET ทั่วไปซึ่งมีความต้านทานอินพุต 2.5 โอห์ม ด้วยท่อระบายน้ำที่สั้นลงสู่พื้นดินดังที่แสดงไว้ด้านบนร่องรอยต่อไปนี้สามารถลงจุดที่ขอบที่สูงขึ้นของต้นพลัม

$R_{Gate}$แรกเริ่มออก จำกัด โดยความต้านทานที่ 1A และสูญสลายชี้แจงให้เป็นศูนย์ ในขณะเดียวกันแรงดันไฟฟ้าที่เกตนั้นขึ้นกับแรงดันเกตที่ใช้งาน 10V ไม่แปลกใจเลยที่นี่นอกจากขอบคมที่จุดเริ่มต้นของ Vg ซึ่งฉันเชื่อว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์จำลองซึ่งน่าจะเป็นผลมาจากการเหนี่ยวนำเข้าของโมเดล

ขอบของคลื่นที่ตกลงมานั้นไม่เหมือนกันอย่างน่าประหลาดใจ

โอเคลองใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก 1V กับเกทด้วยตัวต้านทานโหลด 1 โอห์ม

มีสามสิ่งที่คุณควรทราบในร่องรอยด้านบน

1. $V_{D}$$C_{GD}$$C_{GD}$

2. $R_{GATE}$

3. หากคุณมีตาเหยี่ยวคุณอาจสังเกตเห็นการโก่งตัวเล็กน้อยใน I (R_GATE) เมื่อ MOSFET เปิด

ตกลงตอนนี้ให้ฉันแสดงแรงดันที่สมจริงมากขึ้นด้วยโหลด 10V และ 10 Ohms

$V_{gs}$ sอะไรทำให้เกิดสิ่งนั้น

$V_{GS}$$C_{GD}$$C_{GD}$$C_{GD}$$C_{GS}$$V_{GS}$

ณ จุดนี้สิ่งที่ควรจะเป็นที่ชัดเจนสำหรับคุณ นั่นคือ...

การเปิดการหน่วงเวลามีการเปลี่ยนแปลงด้วยแรงดันโหลด!

$C_{GD}$

ให้ลาดได้สูงสุดอุปกรณ์นี้สามารถจัดการ 300V ยังคงมีโหลด 1A

สังเกตว่าจุดที่แบนราบยาวมากแล้ว อุปกรณ์ยังคงอยู่ในโหมดเชิงเส้นและใช้เวลานานกว่าจะเปิดได้อย่างเต็มที่ อันที่จริงฉันต้องขยายเวลาฐานในภาพนี้ กระแสไฟเกตนั้นรองรับได้ประมาณ 6uS

เมื่อมองไปที่เวลาปิดเครื่องจะยิ่งแย่ลงในตัวอย่างนี้

$C_{GD}$

ซึ่งหมายความว่าหากคุณกำลังปรับกำลังโหลดความถี่ที่คุณสามารถขับได้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่คุณเปลี่ยน

งานประเภทใดที่ 100Khz ที่ 10V ... โดยมีค่าเกตกระแสเฉลี่ยประมาณ 400mA ...

ไม่มีความหวังที่ 300V

ที่ความถี่เหล่านี้กำลังงานที่สลายใน MOSFET ตัวต้านทานเกตและตัวขับอาจจะเพียงพอที่จะทำลายได้

ข้อสรุป

นอกเหนือจากการใช้ความถี่ต่ำอย่างง่ายการปรับแต่ง MOSFETS เพื่อทำงานที่แรงดันไฟฟ้าและความถี่สูงนั้นต้องการการพัฒนาอย่างระมัดระวังเพื่อดึงคุณสมบัติที่คุณต้องการ ยิ่งคุณได้แรงขับ MOSFET ที่ทรงพลังมากเท่าไหร่คุณก็ยิ่งสามารถต้านทานประตูน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้