Odabir upravljačkog programa za MOSFET (primjer izračuna po parametrima)

Kontrola vrata FET važan je aspekt u razvoju bilo kojeg modernog elektroničkog uređaja. Primjerice, kada se u pretvaraču impulsa koristi samo donji prekidač napajanja, a odluka se donosi u korist upotrebe pojedinog pokretača u obliku specijaliziranog mikro kruga, potrebno je riješiti problem odabira prikladnog pokretača tako da može zadovoljiti sljedeće uvjete.

Prvo, vozač će morati osigurati pouzdano otvaranje i zatvaranje odabranog ključa. Drugo, potrebno je udovoljiti zahtjevima za adekvatnim trajanjem vodećih i zavojnih rubova tijekom prebacivanja. Treće, sam vozač ne smije se preopteretiti tijekom rada u krugu.

U ovoj je fazi preporučljivo započeti analizom podataka iz dokumentacije za tranzistor s efektom polja, a iz njih odrediti koje bi karakteristike pokretača trebale biti. Nakon toga ostaje odabrati određeni upravljački čip od onih koji se nude na tržištu.

Amplituda upravljačkog napona je 12 volti

U podatkovnom listu tranzistora s efektom polja nalazi se parametar Vgs (th) - ovo je minimalni napon između vrata i izvora na kojem će se tranzistor već početi tiho otvarati. Obično je njegova vrijednost unutar 4 volta.

Nadalje, kad napon na vratima poraste na oko 6 volta, zasigurno će se pojaviti fenomen poput „Millerove visoravni“, koji se sastoji u činjenici da se tijekom otvaranja tranzistora, zbog induciranog djelovanja padajućeg napona na odvod, kapacitivno izlazni izlaz privremeno stvara kao da povećat će se, i iako će zatvarač i dalje primati punjenje od vozača, napon na njemu u odnosu na izvor neko vrijeme se neće povećavati.

Međutim, nakon prevladavanja Millerove visoravni, napon na vratima nastavit će se linearno povećavati, a struja odvoda linearno će dostići svoj maksimum u vremenu za trenutak kada napon kapije iznosi oko 7-8 volti.

Budući da se proces punjenja bilo kojeg kapaciteta odvija eksponencijalno, to jest na kraju se uvijek usporava, a zatim za brže punjenje zatvarača, kako ne bi odgodio proces otvaranja tranzistora, izlazni napon pokretača Uupr uzima se na 12 volti. Zatim 7-8 volti - to će biti samo 63% amplitude, na koju će napon rasti gotovo linearno za vrijeme jednako 3 * R * Ciss, gdje je Ciss trenutni kapacitet vrata, a R je otpor u dijelu vrata-izvora.

Punjenje punih vrata Qg

Kad se odabere napon vozača, uzima se u obzir ukupno naboj Qg vrata. Ovo je mjesto kompromisa između vršne struje Imax pogonskog programa i vremena otvaranja tranzistora Tvcl. Prvo prepoznaju Qg punjenja s punim ulazom koje će vozač morati prenijeti na vrata na početku svakog ključnog radnog ciklusa, a na kraju svakog ciklusa izvaditi ga iz zasuna.

Pronaći ćemo punjenje punjenja prema grafikonu iz podatkovnog lista, gdje će ovisno o naponu za koji se prvotno pretpostavljalo da se nalazi na odvodu, Qg pri 12 volti Uupr biti različit.

Koliko dugo zatvarač treba biti potpuno napunjen - to zapravo ovisi ili koliko vremena treba da se otvori prednji tranzistor napajanja, ili od toga koji je vozač dostupan. Vozač kojeg odaberete trebat će imati odgovarajuće mogućnosti Rise Time i Fall Time.

Ali budući da smo odlučili da vozača biramo prvenstveno na temelju razvijenog kruga, proračun ćemo započeti upravo od vremena tijekom kojeg će se tranzistor morati potpuno otvoriti (ili zatvoriti). Naplatu vrata Qg dijelimo s vrijednošću potrebnog vremena otvaranja (ili zatvaranja) tipke T na (isključeno) - dobivamo prosječnu struju koja dolazi iz vozača koji prolazi kroz kapiju:

Iav = Qg / Tincl.

Najveća struja vozača Imax

Budući da se u cjelini postupak punjenja zatvarača odvija gotovo ujednačeno, možemo pretpostaviti da će izlazna struja vozača pasti na gotovo nulu do trenutka kada se zatvarač potpuno napuni (do napona Uupr). Stoga pretpostavljamo da je vršna struja pokretača Imax jednaka dvostrukoj prosječnoj vrijednosti struje: Imax = Iav * 2, tada vozač sigurno neće izgorjeti od preopterećenja na izlaznoj struji. Kao rezultat, odabiremo upravljački program na temelju Imax-a i Upr-a.

Ako nam je vozač već na raspolaganju, a Imax se pokazao kao nešto više od maksimalne struje vozača. Jednostavno dijelimo amplitudu upravljačkog napona Uupr prema vrijednosti maksimalne struje pokretača Imax.

Prema Ohmovom zakonu, dobivamo vrijednost minimalnog otpora koji trebate imati u krugu vrata kako biste ograničili struju naboja vrata na vršnu struju navedenu u listu podataka za postojećeg pokretača:

Rgate = Upr / Imax pokretač

U podatkovnom listu ponekad je prikazana vrijednost Rg - otpor dijela vrata-izvora. Važno je to uzeti u obzir, a ako je ta vrijednost dovoljna, tada vanjski otpornik nije potreban. Ako trebate dodatno ograničiti struju, morat ćete dodati i vanjski otpornik. Ako se doda vanjski otpornik, to će utjecati na vrijeme otvaranja ključa.

Povećani parametar R * Ciss ne smije dovesti do prekoračenja željenog trajanja prednjeg ruba, stoga se ovaj parametar mora izračunati.

Što se tiče procesa zaključavanja ključa, ovdje se proračuni provode na sličan način. Ako je, međutim, potrebno da se trajanja vodećih i krajnjih rubova upravljačkih impulsa međusobno razlikuju, tada je moguće na odvojenim lancima na naboj i na pražnjenje zatvarača staviti zasebne RD-lance kako bi se dobile različite vremenske konstante za početak i za završetak svakog radnog ciklusa. Opet, važno je zapamtiti da će odabrani vozač morati imati odgovarajuće minimalne parametre Rise Time i Fall Time, koji moraju biti manji od potrebnih.