¿Cómo consigo que un transistor funcione de manera eficiente?

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Estoy tratando de mejorar mi diseño noobie SMPS (230v AC - > 60v DC) y tengo un problema importante con la eficiencia. Actualmente, el simulador dice que genera 425W mientras consume 2.2kW, y la mayor parte de la diferencia se pierde en la fuente de alimentación principal.

Creo que el problema es que el mosfet está siempre en un estado intermedio, pero quiero que se abra y cierre completamente. El mofet (que se supone que deja que fluyan los ~ 300V) está siendo impulsado por un opamp que emite 15v pero que no está lo suficientemente cerca como para abrir el mosfet por completo, sino que la corriente simplemente gotea ... funciona pero apesta ¿Qué puedo hacer aquí?

editar: aquí está el circuito (fue un desastre épico cuando primero publiqué y todavía es un poco pero debería ser legible)

En la parte superior está la fuente, el rectificador y una tapa para que se parezca más a dc. Luego hay 2 transformadores, uno es 1: 5 para ~ 60v, otro es 1:20 para ~ 15v luego está el opamp (LT1352CN8) y algunos zeners de 46v, uno conduce a la tapa del colector principal y el otro a la tensión de referencia del transformador de 60v, el transformador de 15v se utiliza para alimentar el opamp. Luego están C1 y R2 que se supone que actúan como un temporizador. Cuando el voltaje de referencia supera el voltaje de C3, se supone que el indicador luminoso se enciende y carga C1 un poco, C1 a su vez alimentará al mosfet para permitir que el voltaje A través y carga hasta C3.

Acabo de notar que Q1 está obteniendo su origen del transformador de 60v, eso es incorrecto, debería ser la línea principal de ~ 300v, pero creo que estaba probando algo allí.

Como probablemente adivinaste, el problema está en el poder de Q1, probé un montón de mosfets y / o configuraciones de mosfets, pero todos ellos bajan el voltaje proveniente de C1 incluso más bajo o simplemente se filtran como locos.

    
pregunta Karli Raudsepp

1 respuesta

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Si, como usted dice, está utilizando un amplificador operacional para manejar un MOSFET SMPS, es probable que ese sea un problema importante. Debe manejar la compuerta de manera inteligente (difícil) para que el transistor cambie rápidamente. Si no cambia rápidamente, pasará demasiado tiempo cambiando, y la disipación de energía puede ser enorme (las pérdidas de conmutación son proporcionales al tiempo de conmutación, haciendo algunas suposiciones).

Un gran MOSFET también tendrá una gran cantidad de carga de compuerta que debe ser rellenada o succionada, por lo que la corriente requerida es grande. Un buen controlador de compuerta MOSFET podría tener una capacidad actual en amperios en comparación con solo decenas de mA para un amplificador operacional típico. Un op-amp también funcionará demasiado lento en general, incluso sin la carga de la puerta.

Aquí es una hoja de datos para un controlador de puerta aleatorio (este es de Microchip). La capacidad de corriente de salida es de 9 amperios y se conmutará en 135 ns con una carga de 47 nF.

Un BJT complementario emisor-seguidor puede hacer un controlador más barato como se muestra a continuación. Puede o no ser adecuado, dependiendo de su frecuencia de conmutación.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Sugiera que mire las formas de onda del voltaje de la compuerta en su simulación o prototipo y mejore el controlador hasta que vea pérdidas de conmutación MOSFET que estén al menos en el mismo rango que las pérdidas de conducción teóricas: \ $ {I_ {RMS}} ^ 2 \ times R_ {ds (on)} \ $, o \ $ {I_ {on}} ^ 2 \ times R_ {ds (on)} \ times \ dfrac {t_ {on}} {t_ {off} + t_ { on}} \ $ si el on current \ $ I_ {on} \ $ es bastante constante.

Tenga en cuenta que la creación de un circuito real en este rango de potencia o superior no es trivial, y se deben seguir las buenas prácticas de diseño. International Rectifier tiene algunas notas de aplicación excelentes.

P.S. Aquí hay una excelente nota de aplicación que se incluye en los detalles sangrientos de la carga de la puerta MOSFET.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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