Determine la velocidad de conmutación MOSFET

Desde el punto de vista del circuito de conducción, la compuerta se parece a un condensador de la fuente. En realidad, también tiene alguna capacitancia para el drenaje, pero eso se ha tenido en cuenta en la cifra de carga total de la puerta. Usted sabe el voltaje que debe cambiar la compuerta y la carga que debe transferirse para lograrlo. Desde allí es sencillo calcular la capacitancia equivalente: Farads = Couloumbs / Volt. Una vez que tenga la capacitancia, la constante de tiempo R * C le da una idea de qué tan rápido girará la compuerta dado un paso de entrada en el otro lado de la resistencia de la compuerta. Para alcanzar el 90% del voltaje final de la compuerta, por ejemplo, toma 2.3 constantes de tiempo.

Cuando el FET en realidad "cambia" es más complicado. El FET no pasará repentinamente de lleno a un voltaje de compuerta en particular, pero hay un voltaje de compuerta en el que un pequeño cambio incremental hará la mayor diferencia en la característica de salida del FET. Usted tiene que decidir qué tan encendido y qué significa realmente "apagar", y luego decidir qué rango de voltaje de compuerta representa. Luego, puede usar el modelo R-C equivalente para decidir qué tan rápido la entrada de un paso hará que fluya a través de esta región. Por ejemplo, si decide que la mayoría de la conmutación ocurre entre el 20% y el 80% del voltaje de la compuerta, entonces eso sería 1.4 constantes de tiempo.

La mayor parte de la acción de conmutación ocurre cuando la tensión de la compuerta se estabiliza en el voltaje de umbral Vgsth, en cuyo punto el voltaje de drenaje cae rápidamente y el llamado efecto Miller mantiene el umbral allí hasta que el drenaje alcanza su mínimo:

(de enlace )

Solo para un ejemplo práctico, digamos que tiene un IRL540N que es Conducción con una fuente de 5 V con resistencia de serie de 100 ohmios.

El umbral de la puerta se especifica entre 1 y 2 V. Esto significa que la corriente de carga de la puerta sería de 30-40 mA. La carga total de la puerta se especifica en < 74nC, por lo que estamos hablando de un tiempo de cambio máximo de t = Qmax / Imin = 74nC / 30mA = 2.47usec.

  

¿Por qué uno no usa una resistencia de compuerta con resistencia cero?

Varios motivos:

• la inductancia parásita de la fuente en el MOSFET puede causar oscilaciones de alta frecuencia, o al menos un turnon altamente descompuesto

• Por lo general, desea ajustar el tiempo de activación de forma adecuada por motivos de EMI.

• Y en una unidad de compuerta de medio puente, usualmente usas un diodo en paralelo con la resistencia de encendido, de modo que el apagado es rápido pero el encendido es lento. De lo contrario, puede obtener disparos directos, por razones que van más allá del alcance de esta publicación. (Si tengo tiempo, escribiré una entrada de blog sobre eso y le enviaré un enlace)

La imagen adjunta se refiere a "cargas inductivas fijadas" donde, para t1 < t < t2, Vds permanece constante. Para cargas resistivas, Vds comienza a disminuir al mismo tiempo que aumenta la Id.