วิธีการลดความล่าช้าในการปิด MOSFET

ชื่อบอกว่ามันอยู่ในแอพพลิเคชั่นการสลับสัญญาณ - นอกเหนือจากการเลือกอุปกรณ์ที่แตกต่างกันฉันจะสามารถลดความล่าช้าในการปิด (N-channel) MOSFETs ได้อย่างไร? มีบางสิ่งที่คล้ายกับ Baker Clamp ที่ใช้สำหรับ BJT หรือไม่?

ประตู MOSFET และตัวขับมีลักษณะดังนี้:

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ส่วนใหญ่เป็นความจุเกตของ MOSFET เอง คนขับอาจเพิ่มความจุของตัวเอง แต่โดยปกติแล้วจะเล็กน้อย$C_G$

และ R Gส่วนใหญ่มาจากวงจรตัวขับเกต ผู้นำของ MOSFET ก็มีส่วนช่วยเช่นกัน แต่ในระดับที่น้อยกว่า$L_G$$R_G$

จะเพิ่มยังชัดแจ้งในวงจรขับรถบางส่วนเพื่อรองรับการสั่นพ้องของ L Gและ C G หากไม่มีการหน่วงนี้การส่งสัญญาณอาจส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่เกตของ M1 ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดโดย V G Sบางครั้งก็เกินค่าสูงสุดที่กำหนดโดย MOSFET และทำให้ประตูเสียหาย$R_G$$L_G$$C_G$$V_{GS}$

เพื่อให้เวลาการสลับเปลี่ยนที่เร็วที่สุดคุณต้องการให้สิ่งเหล่านี้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้

การลดขนาดตรงไปตรงมา อย่าเพิ่มความต้านทานมากกว่าที่จำเป็นและอย่าทำให้ร่องรอย PCB บางเกินไป นอกจากนี้คุณยังต้องการให้ไดรเวอร์ใกล้เคียงกับ MOSFET มากที่สุดและคุณต้องการให้มันเป็นสิ่งที่สามารถจมและหาแหล่งกระแสสูงได้ วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนั้นอาจเป็นการเพิ่ม BJT push-pull pair ของตัวติดตาม emitter:$R_G$

^{จำลองวงจรนี้}

สำหรับตัวอย่างที่ซับซ้อนเพิ่มเติมโปรดดูที่การขับรถด้านต่ำของสะพาน MOSFET กับ 3.3V แน่นอนว่ายังมีโซลูชั่นแบบบูรณาการ

ถ้ามันเป็นสิ่งสำคัญที่จะมีได้อย่างรวดเร็วเปิดปิดได้อย่างรวดเร็วกว่าการเปิดบน (ร่วมกันในการใช้งาน H-สะพาน) แล้ว D1 สามารถเพิ่มส่วนใหญ่บายพาสในระหว่างการเปิดปิดในขณะที่ยังคงรักษามากความสามารถในการทำให้หมาด ๆ$R_G$

$L_G$$R_G$

$L_G$$R_G$

$C_G$$R_{DS(on)}$

$L_G$$R_G$$\frac{di}{dt}$$\frac{di}{dt}$

$\frac{dv}{dt}$

จากInternational Rectifier - กำลังไฟ MOSFET ขั้นพื้นฐาน

$R_G$

$R_{DS}$$V_{GS}$$V_{GS}$

ตัวอย่างสำหรับ 2N7000

$R_{DS}$$R_{DS(on)}$$V_{th}$

$V_{th}$

$V_{th}$$R_{DS}$

ไม่พยายามแข่งขันกับคำตอบของฟิลเพราะมันดีจริงๆ แต่สองสิ่งที่ควรคำนึงถึง

คุณไม่ได้พูดถึงชนิดของส่วนที่คุณใช้ แต่ถ้าคุณต้องการลดความล่าช้าในการปิดเครื่องคุณอาจต้องใช้ส่วนยึดพื้นผิว ตัวอย่างเช่นส่วนหนึ่งใน TO-220 จะสร้างขึ้นในแพ็คเกจ 7nH ของการเหนี่ยวนำและมากถึง 10 โอห์มของความต้านทานประตูที่คุณไม่สามารถทำอะไรได้ ในขณะที่ส่วนที่ยึดพื้นผิวจะมีความเหนี่ยวนำ 3nH และความต้านทานประตู 3 โอห์มมากขึ้นซึ่งสามารถสลับได้เร็วขึ้นมาก

เท่าที่การดึงประจุออกจากเกตเร็วขึ้นคุณสามารถลองเพิ่ม pnp pull down transistor ที่เกตของ FET บางสิ่งเช่นนี้

$\beta$

หากคุณต้องการแนวทางเชิงปริมาณเพื่อหาประตูต้านทานต่ำสุดที่ควรจะใช้คุณสามารถดูนี้โพสต์

มีหลายสิ่งที่คุณสามารถทำได้เพื่อเร่งความเร็วการเปิดปิดของ MOSFET

1) ใช้ตัวขับเกตอิมพิแดนซ์ที่ต่ำกว่าซึ่งสามารถปล่อยประจุความจุเกตได้เร็วขึ้น

2) หากคุณมีตัวต้านทานเป็นชุดจากตัวขับเกตไปจนถึงเกตลองลดค่าความต้านทานนี้ลงบ้าง

3) หากมีตัวต้านทานแบบอนุกรมที่มีเกทจากคนขับให้ลองใส่ตัวเก็บประจุข้ามตัวต้านทานซีรีย์นี้ สิ่งนี้สามารถเร่งความเร็วของ FET turnoff ได้หากผู้ขับขี่มีความต้านทานต่ำและค่าคงที่เวลา R / C ของคู่ตัวต้านทาน / ตัวเก็บประจุอนุญาตให้ตัวเก็บประจุถูกปล่อยออกก่อนที่จะเปลี่ยน

4) ลองใช้การให้น้ำหนักตัวขับเกตสำหรับ FET เพื่อให้เกตเหวี่ยงแรงดันไฟฟ้าแหล่งที่มาเล็กน้อยในระหว่างและหลังจากการเปลี่ยนของเกต หากแหล่งที่มาอยู่ที่ GND ให้ลองหาทางเข้าออกสองสามร้อยมิลลิโวลต์ด้านล่าง GND

นอกเหนือจากสิ่งที่ Michael Karas บอกว่าไม่มีประโยชน์ในการใช้แรงดันไฟฟ้าของประตูมากกว่าสิ่งที่คุณต้องการ นี่คือสิ่งที่วงเวียนเบเกอร์ทำกับ BJT

ดังนั้นคุณจะพบว่าการเปิด FET อย่างเพียงพอตามที่คุณต้องการ (พูด) 5V แต่คุณใช้ 10V - 5 ของโวลต์เหล่านั้นจะต้อง "ปล่อย" ก่อนที่ FET จะเริ่มเฟสเปิด

มันเป็น "ง่าย" กับ BJT เพื่อทำสิ่งนี้โดยอัตโนมัติด้วยไดโอด แต่ถ้าคุณสามารถเลือกได้ว่าจะต้องใช้แรงดันเกตของประตูมากแค่ไหน (ขึ้นอยู่กับแผงวงจร) และคำนึงถึงอุณหภูมิและสิ่งอื่น ๆ ) จากนั้นคุณอาจบันทึกไม่กี่วินาทีนาโน