Operando un MOSFET como un interruptor: Ocurre una caída extraña en el voltaje de drenaje

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[EL POSTE SE EDITA]

Estoy tratando de depurar un circuito que se muestra en la Fig. 1.

LacompuertadelFETseaccionaconunaondacuadradade0...3voltios.LafuentedevoltajeV1=3.3V.Elcircuitoestádiseñadoparacontrolarelvoltajepresentadoalaentradanoinversoradeunamplificadoroperacional.R2yR3sontrimmers,porloquelosdosvoltajesdeentradapuedenrecortarseadiferentesvaloressiesnecesario.

AlconducirelFETconunaondacuadrada,observouncomportamientobastanteextraño.LatensiónentreR1yR2semuestraenlaFig.2enfuncióndeltiempo(verde).LatensióndeVgssedibujaenazul.

Como puede verse, el voltaje v + primero cae a un valor negativo y luego aumenta lentamente al valor de estado estable. Cuando el voltaje v + debería caer al valor más bajo (vgs = 3 V), primero se sobrepasa después de bajar al estado estable. La simulación y las mediciones del osciloscopio coinciden.

Qué podría estar causando esto, y cómo puedo obtener la tensión entre R1 y R2 (forma de onda verde) para que esté lo más cerca posible de una onda cuadrada. Fet en uso es Si2318CDS. Hoja de datos proporcionada en el comentario. He intentado mayores amplitudes de Vgs han 3V.

    
pregunta Mikey

2 respuestas

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Hay capacitancia desde la puerta hasta el drenaje. Normalmente (como en un interruptor de alimentación) esto es más preocupante para el controlador de la puerta (especialmente cuando la tensión de drenaje está cambiando mucho y está combatiendo el controlador de la puerta), pero la capacitancia también acopla los cambios en el voltaje de la puerta al drenaje.

En este caso, tiene 270mV en el drenaje cuando está apagado, y ~ 0mV cuando está encendido y la unidad de la compuerta es más de 10x más alta (3V).

Hay una variedad de técnicas para reducir esto: un MOSFET más pequeño ayudará porque tiene menos capacidad, pero pagará en términos de Rds (activado). Otro enfoque es equilibrar la carga inyectada por otro transistor con algo parecido a la forma de onda opuesta. Puede encontrar múltiples patentes que describen estas técnicas.

Los buenos conmutadores analógicos comerciales pueden tener una inyección de carga en el rango de 1pJ, que suena bajo, pero en realidad sigue siendo un problema en algunos casos.

Editar: De tus formas de onda puedes ver dos constantes de tiempo. En la hoja de datos de la página 3, "Capacitancia" de MOSFET , "Capacitancia" se muestra la capacitancia de transferencia inversa y salida vs. Vds. Aumentan considerablemente para Vds bajos (o, por extrapolación) ligeramente negativos. Para Vds negativos grandes, el diodo del cuerpo comenzará a conducir significativamente, por lo que estas formas de onda no se escalarán. Si aumenta la tensión de la unidad a 10 V, verá un cambio en la forma.

Es posible que desee consultar this Responde Andy y (vota si es útil, por supuesto).

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Esta es la capacitancia de la compuerta de drenaje. Es un simple circuito R-C que acopla el voltaje de la puerta (onda cuadrada) al circuito de drenaje.

Teniendo en cuenta las impedancias, utilice el MOSFET más pequeño (C más bajo) que pueda encontrar. (Hay una razón por la que los JFET de señales pequeñas se utilizan a menudo para conmutar señales de bajo nivel)

Un análisis más detallado necesita la hoja de datos MOSFET y el factor de escala del eje de tiempo (o la frecuencia de la onda cuadrada).

    
respondido por el Brian Drummond

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