Como reduzir o atraso no desligamento do MOSFET

11

O título diz tudo em aplicações de comutação de sinal - além de escolher um dispositivo diferente, como posso reduzir o atraso no desligamento dos MOSFETs (canal N)? Existe algo semelhante ao Baker Clamp usado para BJTs?

Arne
fonte
3
Pode ajudar se você indicar qual FET, como está conduzindo-o agora.
Wouter van Ooijen

Respostas:

18

Um gate MOSFET e um driver têm algo parecido com isto:

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

é principalmente a capacitância de porta do próprio MOSFET. O driver pode adicionar alguma capacidade própria, mas geralmente é insignificante.CG

e R G vêm principalmente do circuito do controlador de portão. Os líderes do MOSFET também contribuem, mas em menor grau.euGRG

também está expressamente adicionado em alguns circuitos de excitador para amortecer a ressonância de L L e C L . Sem esse amortecimento, o toque pode resultar na tensão no portão do M1, fazendo excursões transitórias muito além da tensão fornecida pelo V G S , às vezes excedendo o máximo especificado pelo MOSFET e danificando o portão.RGeuGCGVGS

Para os tempos de troca mais rápidos possíveis, você deseja que tudo isso seja o mínimo possível.

RG

esquemático

simule este circuito

Para um exemplo mais complexo, consulte o lado inferior de uma ponte mosfet com 3.3V . Obviamente, também existem soluções integradas.

RG

euGRG

euGRG

CGRDS(on)

euGRGdEudtdEudt

Além disso, lembre-se de que, se você conseguir um desligamento muito rápido, poderá esbarrar no seu MOSFET.dvdt

esquemático das capacitâncias parasitárias MOSFET

do International Rectifier - Power MOSFET Basics

RG

RDSVGSVGS

on-resistência vs tensão da porta

um exemplo, para 2N7000

RDSRDS(on)Vth

características de carga do portão

Vth

VthRDS

Phil Frost
fonte
6

Não tentando competir com a resposta de Phil, porque é realmente bom. Mas, algumas coisas para pensar.

Você não menciona o tipo de peça que está usando, mas se realmente precisar reduzir o atraso no desligamento, poderá precisar usar uma peça de montagem em superfície. Uma parte de um TO-220, por exemplo, terá embutido no pacote 7nH de indutância e até 10 Ohms de resistência de porta que você não pode fazer nada. Enquanto uma peça de montagem em superfície teria mais indutância de 3nH e resistência de porta de 3 Ohms, que poderia ser trocada muito mais rapidamente.

No que diz respeito a puxar a carga para fora do portão mais rapidamente, você pode considerar adicionar um transistor pnp pull down no portão do FET. Algo assim:

insira a descrição da imagem aqui

β

Se você deseja diretrizes quantitativas para encontrar a resistência mínima do portão que deve ser usada, consulte este post.

gsills
fonte
3

Existem várias coisas que você pode fazer para acelerar o desligamento de um MOSFET.

1) Use um driver de gate de impedância mais baixa capaz de descarregar a capacitância do gate mais rapidamente.

2) Se você tiver um resistor em série, desde o driver do gate até o gate, tente diminuir um pouco o valor dessa resistência.

3) Se houver um resistor em série com a porta do driver, tente colocar um capacitor nesse resistor em série. Isso pode acelerar o desligamento do FET, desde que o driver tenha uma impedância baixa o suficiente e a constante de tempo R / C do par resistor / capacitor permita que o capacitor seja descarregado antes da transição de ligado para desligado.

4) Tente polarizar o driver do gate para o FET, de modo que o gate gire uma pequena quantidade abaixo da tensão da fonte durante e após a transição off do gate. Se a fonte estiver em GND, tente obter o portão algumas centenas de milivolts abaixo de GND.

Michael Karas
fonte
1

Além do que Michael Karas diz, não há sentido em aplicar mais voltagem do que a necessária. Isso, de maneira indireta, é o que a braçadeira de padeiro faz com um BJT.

Portanto, você acha que, para ativar adequadamente o FET, você precisa (digamos) de 5V, mas aplica 10V - 5 desses volts precisam ser "descarregados" antes que o FET inicie a fase de desligamento.

É "fácil" com um BJT automatizar isso com diodos, mas se você pode selecionar exatamente quanta tensão de porta você precisa aplicar (dependente da placa de circuito) e levar em conta a temperatura e outras coisas (isso pode significar que você precisa de um volt ou mais dois ), você pode economizar alguns nano segundos.

Andy aka
fonte