Choix d'un pilote pour MOSFET (exemple de calcul par paramètres)

La commande de porte FET est un aspect important dans le développement de tout appareil électronique moderne. Par exemple, lorsque seul l'interrupteur de puissance inférieure est utilisé dans un convertisseur d'impulsions et que la décision est prise en faveur de l'utilisation d'un pilote individuel sous la forme d'un microcircuit spécialisé, il est nécessaire de résoudre le problème de la sélection d'un pilote approprié afin qu'il puisse satisfaire aux conditions suivantes.

Tout d'abord, le conducteur devra fournir une ouverture et une fermeture fiables de la clé sélectionnée. Deuxièmement, il est nécessaire de respecter les exigences relatives à une durée adéquate des bords d'attaque et de fuite lors de la commutation. Troisièmement, le conducteur lui-même ne doit pas être surchargé lorsqu'il travaille dans le circuit.

À ce stade, il est conseillé de commencer par analyser les données de la documentation du transistor à effet de champ, et de celles-ci pour déterminer quelles devraient être les caractéristiques du pilote. Après cela, il reste à choisir une puce de pilote spécifique parmi celles proposées sur le marché.

L'amplitude de la tension de commande est de 12 volts

Dans la fiche technique du transistor à effet de champ, il y a un paramètre Vgs (th) - c'est la tension minimale entre la grille et la source à laquelle le transistor commencera déjà à s'ouvrir tranquillement. Habituellement, sa valeur est de 4 volts.

De plus, lorsque la tension à la grille monte à environ 6 volts, un phénomène tel que le «plateau de Miller» se manifestera sûrement, consistant en ce que lors de l'ouverture du transistor, en raison de l'action induite de la tension incidente sur le drain, la capacité grille-source est temporairement comme si augmentera, et bien que l'obturateur continuera à recevoir une charge du conducteur, la tension sur celui-ci par rapport à la source n'augmentera pas davantage pendant un certain temps.

Cependant, après avoir surmonté le plateau de Miller, la tension de grille continuera d'augmenter linéairement et le courant de drain atteindra linéairement son maximum dans le temps pour le moment où la tension de grille est d'environ 7 à 8 volts.

Étant donné que le processus de charge de toute capacité se déroule de façon exponentielle, c'est-à-dire qu'il finit toujours par ralentir, puis pour une charge d'obturation plus rapide, afin de ne pas retarder le processus d'ouverture du transistor, la tension de sortie du pilote Uupr est prise à 12 volts. Ensuite, 7-8 volts - ce ne sera que 63% de l'amplitude, à laquelle la tension augmentera presque linéairement pendant un temps égal à 3 * R * Ciss, où Ciss est la capacité de grille actuelle et R est la résistance dans la section grille-source.

Charge pleine porte Qg

Lorsque la tension d'attaque est sélectionnée, la charge totale de grille Qg est prise en compte. C'est un lieu de compromis entre le courant de crête du pilote Imax et le temps d'ouverture du transistor Tvcl. Tout d'abord, ils reconnaissent la charge complète de la porte Qg, que le conducteur devra transférer à la porte au début de chaque cycle de fonctionnement clé, et à la fin de chaque cycle, la retirer de l'obturateur.

Nous trouverons la charge complète de la porte selon le graphique de la fiche technique, où en fonction de la tension qui était initialement supposée être sur le drain, Qg à 12 volts Uupr sera différent.

Pendant combien de temps l'obturateur doit être complètement chargé - cela dépend vraiment du temps nécessaire pour obtenir l'avant de l'ouverture du transistor de puissance, ou du pilote disponible. Le pilote que vous sélectionnez devra disposer des options de montée et de descente appropriées.

Mais comme nous avons décidé de choisir le pilote en fonction principalement des besoins du circuit développé, nous commencerons le calcul à partir du temps nécessaire au transistor pour s'ouvrir (ou se fermer) complètement. Nous divisons la charge de la porte Qg par la valeur du temps nécessaire pour ouvrir (ou fermer) la clé T on (off) - nous obtenons le courant moyen sortant du conducteur passant par la porte:

Iav = Qg / Tincl.

Pilote de courant de pointe Imax

Étant donné que, dans son ensemble, le processus de charge de l'obturateur se déroule presque uniformément, nous pouvons supposer que le courant de sortie du pilote chutera à presque zéro au moment où l'obturateur sera complètement chargé (à la tension Uupr). Par conséquent, nous supposons que le courant de pointe du pilote Imax est égal à deux fois la valeur de courant moyenne: Imax = Iav * 2, alors le pilote ne brûlera certainement pas en raison d'une surcharge sur le courant de sortie. En conséquence, nous sélectionnons le pilote basé sur Imax et Upr.

Si le pilote est déjà à notre disposition, et Imax est plus que le courant de crête du pilote. Nous divisons simplement l'amplitude de la tension de commande Uupr par la valeur du pilote Imax de courant maximum.

Selon la loi d'Ohm, nous obtenons la valeur de la résistance minimale que vous devez avoir dans le circuit de grille afin de limiter le courant de charge de grille au courant de crête déclaré dans la fiche technique du pilote existant:

Rgate = pilote Upr / Imax

Dans la fiche technique, la valeur Rg est parfois indiquée - la résistance de la section grille-source. Il est important de le prendre en compte, et si cette valeur est suffisante, une résistance externe n'est pas nécessaire. Si vous avez besoin de limiter davantage le courant, vous devrez également ajouter une résistance externe. Lorsqu'une résistance externe est ajoutée, cela affectera le temps d'ouverture de la clé.

L'augmentation du paramètre R * Ciss ne doit pas conduire à dépasser la durée souhaitée du bord d'attaque, ce paramètre doit donc être calculé.

Quant au processus de verrouillage de la clé, ici les calculs sont effectués de la même manière. Si, cependant, il est nécessaire que les durées des fronts avant et arrière des impulsions de commande diffèrent les unes des autres, il est possible de placer des chaînes RD distinctes sur la charge et sur la décharge de l'obturateur afin d'obtenir des constantes de temps différentes pour le début et la fin de chaque cycle de travail. Encore une fois, il est important de se rappeler que le pilote sélectionné devra avoir les paramètres minimum de montée et de descente, qui doivent être inférieurs à ceux requis.