MOSFET apaga el tiempo demasiado tiempo, ¿por qué?

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Me gustaría preguntar qué está causando el siguiente fenómeno. Primero detecté esto en mi convertidor de buck real en un ciclo de trabajo bajo, luego probé en mi simulación SPICE y lo confirmé.

Tengamos un siguiente conversor simple de dinero:

HeconfiguradoV2a50kHzy1%deciclodetrabajo.ElFETatiempodebeserde200nsenestepunto.Peroelanálisistransitoriomuestraesto:

El pulso de voltaje en V2 realmente toma 200 ns, pero el voltaje Q1-D es aproximadamente 600ns. Interesante es que el voltaje Q1-D aumenta casi instantáneamente en el momento del encendido, pero demora mucho en el apagado.

Hoja de datos para un FET dado dice:

  • tdon 22ns
  • tr 99ns
  • tdoff 110ns
  • tf 92ns

Estas son para condiciones de prueba ligeramente diferentes, pero eso no debería ser el problema aquí. Al menos no es la razón de un tiempo tan largo de apagado. Para estos momentos, esperaría que el pulso Q1-D dure aproximadamente 300 ns en lugar de 600 ns.

¿Existe alguna restricción adicional sobre la activación de MOSFET por un tiempo muy corto?

Nota: esta simulación se ha realizado en Simplis Elements 8.1. En aplicaciones reales, uso un MOSFET diferente incluso con tiempos de hoja de datos más cortos, pero el retraso de apagado es aún más largo.

    
pregunta tk_

1 respuesta

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Como comprobación, elimine C1, D1 y L1, y conecte Q1.S directamente a R2 para que Q1 accione una carga puramente resistiva (R2). Ahora ejecuta tu simulación y prueba la corriente de la puerta del Q1.

Notará que cuando la fuente de voltaje V2 se apaga (transiciones de + 15V a 0V), la carga acumulada en la puerta de Q1 se descarga como corriente a través de R9, y Q1 permanece en ON hasta que el nivel de carga de la puerta sale de la meseta de Miller, en la que punto el transistor entra en corte.

Y, por supuesto, aumentar el valor de R9 ralentiza la descarga de la compuerta Q1, lo que hace que Q1 permanezca encendida por más tiempo después de las transiciones V2 de + 15V a 0V.

Entonces, ¿cuál es la solución? Para acelerar la descarga de la puerta de Q1 y, por lo tanto, apagar Q1 antes, intente esto. Reemplace la fuente de voltaje V2 con una fuente de voltaje lineal por piezas (VPWL) y configure los valores de tiempo en función del voltaje de la siguiente manera:

time    voltage
 0s        0V
 50us      0V
 +5ns      15V
 50.2us    15V
 +10ns     -15V
 +40ns     -15V
 +5ns      0V

En t = 50us, las transiciones de voltaje de V2 de 0V a + 15V, que encienden Q1. En t = 50.2us, las transiciones de voltaje de V2 de + 15V a -15V, y el voltaje de V2 permanecen en -15V durante 40 ns, después de lo cual el voltaje de V2 aumenta de -15V a cero voltios. Este pulso de -15V 40ns acelera la descarga de la compuerta Q1 (reduce el tiempo de transición de la meseta de Miller) y Q1 se apaga mucho antes.

SUGERENCIA: Investigue MOSFET & IC de controlador de puerta IGBT.

    
respondido por el Jim Fischer

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