Escolhendo um driver para MOSFET (exemplo de cálculo por parâmetros)

O controle de portas FET é um aspecto importante no desenvolvimento de qualquer dispositivo eletrônico moderno. Por exemplo, quando apenas o interruptor inferior é usado em um conversor de pulso e a decisão é tomada em favor do uso de um driver individual na forma de um microcircuito especializado, é necessário resolver o problema de selecionar um driver adequado para que ele possa atender às seguintes condições.

Primeiro, o driver precisará fornecer abertura e fechamento confiáveis ​​da chave selecionada. Em segundo lugar, é necessário cumprir os requisitos para uma duração adequada das arestas de ataque e de fuga durante a comutação. Em terceiro lugar, o motorista em si não deve ser sobrecarregado enquanto estiver trabalhando no circuito.

Nesse estágio, é aconselhável começar analisando os dados da documentação do transistor de efeito de campo e a partir deles para determinar quais devem ser as características do driver. Depois disso, resta escolher um chip de driver específico dentre os oferecidos no mercado.

A amplitude da tensão de controle é de 12 volts

Na folha de dados sobre o transistor de efeito de campo, há um parâmetro Vgs (th) - essa é a tensão mínima entre o portão e a fonte na qual o transistor já começará a abrir silenciosamente. Geralmente seu valor está dentro de 4 volts.

Além disso, quando a tensão no portão subir para cerca de 6 volts, um fenômeno como o "platô de Miller" certamente se manifestará, consistindo no fato de que durante a abertura do transistor, devido à ação induzida da tensão incidente no dreno, a capacitância da fonte do portão é temporariamente como se aumentará e, embora o obturador continue a receber carga do driver, a tensão relativa à fonte não aumentará ainda mais por algum tempo.

No entanto, após superar o platô de Miller, a tensão do portão continuará a aumentar linearmente e a corrente de drenagem atingirá linearmente seu máximo no tempo no momento em que a tensão do portão for de cerca de 7-8 volts.

Como o processo de carregamento de qualquer capacidade prossegue exponencialmente, ou seja, no final sempre diminui a velocidade, então para uma carga mais rápida do obturador, para não atrasar o processo de abertura do transistor, a tensão de saída do driver Uupr é de 12 volts. Então 7-8 volts - isso será apenas 63% da amplitude, para a qual a tensão crescerá quase linearmente por um tempo igual a 3 * R * Ciss, onde Ciss é a capacitância atual do gate e R é a resistência na seção da fonte do gate.

Qg de carga completa

Quando a tensão do driver é selecionada, a carga total da porta Qg é levada em consideração. Este é um local de compromisso entre o pico de corrente do driver Imax e o tempo de abertura do transistor Tvcl. Primeiro, eles reconhecem a carga total do portão Qg, que o motorista terá que transferir para o portão no início de cada ciclo operacional chave e, ao final de cada ciclo, remova-o do obturador.

Encontraremos a carga completa da porta de acordo com o gráfico da folha de dados, onde, dependendo da tensão que se supunha originalmente estar no dreno, o Qg a 12 volts Uupr será diferente.

Por quanto tempo o obturador deve estar totalmente carregado - depende realmente de quanto tempo leva para abrir a frente da abertura do transistor de potência ou de qual driver está disponível. O driver que você selecionar deve ter as opções apropriadas de tempo de subida e de queda.

Porém, desde que decidimos que escolheríamos o driver com base principalmente nas necessidades do circuito desenvolvido, iniciaremos o cálculo a partir do tempo que leva para o transistor abrir (ou fechar) completamente. Dividimos a carga do portão Qg pelo valor do tempo necessário para abrir (ou fechar) a tecla T (desligar) - obtemos a corrente média saindo do motorista que passa pelo portão:

Iav = Qg / Tincl.

Motorista de corrente de pico Imax

Como, como um todo, o processo de carregamento do obturador ocorre quase de maneira uniforme, podemos assumir que a corrente de saída do driver cairá para quase zero no momento em que o obturador estiver totalmente carregado (para a tensão Uupr). Portanto, assumimos que a corrente de pico Imax do driver é igual ao dobro do valor médio atual: Imax = Iav * 2, então o driver definitivamente não queimará de sobrecarga na corrente de saída. Como resultado, selecionamos o driver com base em Imax e Upr.

Se o motorista já estiver à nossa disposição, e o Imax for mais do que a corrente de pico do motorista. Simplesmente dividimos a amplitude da tensão de controle Uupr pelo valor do driver Imax de corrente máxima.

De acordo com a lei de Ohm, obtemos o valor da resistência mínima que você precisa ter no circuito do portão para limitar a corrente de carga do portão ao pico de corrente declarado na folha de dados do driver existente:

Rgate = driver Upr / Imax

Às vezes, na folha de dados, o valor Rg é indicado - a resistência da seção de fonte de porta. É importante levar isso em consideração e, se esse valor for suficiente, um resistor externo não será necessário. Se você precisar limitar ainda mais a corrente, também precisará adicionar um resistor externo. Quando um resistor externo é adicionado, isso afeta o tempo de abertura da chave.

O parâmetro aumentado R * Ciss não deve exceder a duração desejada da aresta principal, portanto, esse parâmetro deve ser calculado.

Quanto ao processo de travamento da chave, aqui os cálculos são realizados da mesma forma. Se, no entanto, for necessário que as durações das bordas dianteira e traseira dos pulsos de controle sejam diferentes entre si, é possível colocar correntes RD separadas na carga e na descarga do obturador, a fim de obter constantes de tempo diferentes para o início e a conclusão de cada ciclo de trabalho. Novamente, é importante lembrar que o driver selecionado terá que ter os parâmetros mínimos de tempo de subida e de queda adequados, que devem ser menores que os necessários.