Come posso rallentare il tempo di commutazione di un MOSFET?

Ho un NMOS che passa troppo velocemente per la mia applicazione. Nel gate sto inviando un'onda quadra a livello logico (PWM). Sfortunatamente per me, come previsto, anche l'output è un'onda quasi quadrata.

Come posso rendere il Vout più trapezoidale? O detto in altro modo, qual è la modifica più semplice che posso fare per ridurre la velocità di risposta in uscita?

Nota: (Vin) è la tensione applicata al gate di NMOS e (Vout) è la tensione osservata allo scarico di NMOS.

L'unico controllo che hai sulla resistenza del FET è la tensione gate-source. Devi rallentare il cambiamento di quella tensione. Il modo più comune per farlo è un filtro RC al gate. Metti un resistore tra la sorgente del tuo drive e il gate del dispositivo, e la capacità parassita del gate formerà un filtro RC. Maggiore è la resistenza, più lenta è l'accensione e lo spegnimento.

Se il resistore diventa troppo grande, potresti avere problemi di immunità al rumore (trigger di falsi gate e simili), quindi oltre un certo valore di resistore (forse nell'intervallo 10k-100k) è meglio aggiungere la sorgente del gate di capacità per rallentare la commutazione più in basso.

Come regola generale, ho sempre inserito un filtro RC con un resistore a discesa su tutti i FET. Ciò consente il controllo dei tempi di salita e offre una migliore immunità al rumore.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Tieni presente che ogni volta che il tuo FET non spende completamente "on" o "off", aumenta le perdite. Se è acceso, il dispositivo ha una tensione molto bassa. Se è spento, il dispositivo non ha corrente attraverso di esso. In entrambi i casi, bassa perdita. Ma se sei nel mezzo, il dispositivo vede sia la tensione che la corrente, il che significa che la sua dissipazione di potenza è molto maggiore durante quel periodo. Più lentamente cambi, maggiore diventa la perdita. A che punto diventa un problema dipende dal FET, dalla sorgente e dalla frequenza di commutazione.

Non abbastanza tempo di Miller? Basta estenderlo.

Spehro ha l'approccio giusto qui. Ho intenzione di cavalcare le code del suo cappotto ed espandere un po 'l'idea, perché è una buona idea per questo tipo di cose.

$C_{\text{dg}}$$g_{\text{fs}}$$C_{\text{dg}}$$C_{\text{fb}}$

$V_{\text{drv}}$$V_{\text{ds}}$$R_g$$R_L$$g_{\text{fs}}$$C_{\text{fb}}$$V_{\text{gs}}$$V_{\text{ds}}$$V_{\text{drv}}$

$-\frac{R_L}{s C_{\text{fb}} \left(g_{\text{fs}} R_g R_L+R_g+R_L\right)+1}$

$R_g$$R_L$$g_{\text{fs}}$$C_{\text{fb}}$

$R_g$$R_L$$V_{\text{drv-pk}}$$V_{\text{cc}}$$g_{\text{fs}}$

$V_{\text{ds}}$$V_{\text{drv-pk}}$

$C_{\text{fb}}$$C_{\text{fb}}$

È possibile aggiungere un resistore in serie al gate. Ciò viene spesso fatto per rallentare i tempi di salita-discesa al fine di ridurre l'IME o prevenire l'eccessivo superamento. Ovviamente questo aumenta le perdite di commutazione (ma non le perdite di conduzione), quindi c'è un compromesso. Oltre a rallentare il passaggio, aggiungerà anche un ritardo, quindi tienilo a mente se c'è una possibilità di conduzione incrociata o problemi simili.

$C_{GS}$$C_{DG}$$C_{DG}$

Quali sono le condizioni operative del tuo MOSFET?

Se utilizzato come interruttore, il MOSFET è il più delle volte in due stati:

• $V_{\text{ds}}$
• $V_{\text{ds}}$$I_{\text{d}} \times R_{\text{ds_on}}$$I_{\text{d}}$$R_{\text{ds_on}} \times I_{\text{d}}^2$

$V_{\text{ds}}$$I_{\text{d}} \times V_{\text{ds}}$

Se si prevede, in base alla progettazione, di prolungare il MOSFET in questo terzo stato, è necessario assicurarsi che l'aumento della temperatura della sua giunzione non gli consenta di superare la temperatura massima consentita per quella giunzione. (trovato nella scheda tecnica) La riduzione della velocità di risposta di un MOSFET deve essere attentamente studiata.

Non so cosa stai guidando con esso. Se è un LED e vuoi che diventi sempre più luminoso, ma lentamente, è meglio utilizzare un PWM sul gate del MOSFET e comunque utilizzarlo come interruttore. Se il PWM è molto veloce, non sarà evidente a un occhio umano.

Lo stesso approccio vale anche per la guida di un motore.