MOSFET draivera izvēle (aprēķina piemērs pēc parametriem)

FET vārtu vadība ir svarīgs aspekts jebkuras modernas elektroniskas ierīces attīstībā. Piemēram, ja impulsu pārveidotājā tiek izmantots tikai zemāks barošanas slēdzis, un tiek pieņemts lēmums par individuāla draivera izmantošanu specializētas mikroshēmas veidā, ir jāatrisina piemērota vadītāja izvēles problēma, lai tas varētu izpildīt šādus nosacījumus.

Pirmkārt, vadītājam būs jānodrošina uzticama atlasītās atslēgas atvēršana un aizvēršana. Otrkārt, pārslēgšanas laikā ir jāievēro prasības par priekšējo un aizmugurējo malu pietiekamu ilgumu. Treškārt, pašam vadītājam nevajadzētu būt pārslogotam, strādājot ķēdē.

Šajā posmā ieteicams sākt, analizējot datus no lauka efekta tranzistora dokumentācijas un no tiem noteikt, kādām jābūt vadītāja īpašībām. Pēc tam atliek izvēlēties konkrētu draivera mikroshēmu no tirgū piedāvātajiem.

Vadības sprieguma amplitūda ir 12 volti

Lauka efekta tranzistora datu lapā ir parametrs Vgs (th) - tas ir minimālais spriegums starp vārtiem un avotu, pie kura tranzistors jau sāks lēnām atvērties. Parasti tā vērtība ir 4 voltu robežās.

Turklāt, kad spriegums pie vārtiem palielinās līdz aptuveni 6 voltiem, noteikti izpaudīsies tāda parādība kā “Millera plato”, kas sastāv no tā, ka tranzistora atvēršanas laikā sakarā ar krītošā sprieguma radīto ietekmi uz kanalizāciju vārtu avota kapacitāte īslaicīgi ir tāda, it kā palielināsies, un, lai arī slēģis turpinās saņemt lādiņu no vadītāja, spriegums, kas uz tā atrodas, attiecībā pret avotu kādu laiku vairs nepalielināsies.

Tomēr pēc Millera plato pārvarēšanas vārtu spriegums turpina lineāri palielināties, un kanalizācijas strāva lineāri sasniedz maksimumu laikā, kad vārtu spriegums ir aptuveni 7-8 volti.

Tā kā jebkuras ietilpības uzlādes process norisinās eksponenciāli, tas ir, beigās tas vienmēr palēninās, tad ātrākai slēdža uzlādei, lai nekavētu tranzistora atvēršanas procesu, tiek pieņemts, ka vadītāja Uupr izejas spriegums ir 12 volti. Tad 7-8 volti - tas būs tikai 63% no amplitūdas, līdz kuram spriegums pieaugs gandrīz lineāri uz laiku, kas vienāds ar 3 * R * Ciss, kur Ciss ir pašreizējā vārtu kapacitāte, un R ir pretestība vārtu-avota sadaļā.

Pilna vārtu maksa Qg

Kad tiek izvēlēts vadītāja spriegums, tiek ņemta vērā kopējā vārtu maksa Qg. Šī ir kompromisa vieta starp Imax vadītāja maksimālo strāvu un tranzistora Tvcl atvēršanas laiku. Pirmkārt, viņi atpazīst pilnu vārtu lādiņu Qg, kas vadītājam būs jāpārnes uz vārtiem katra taustiņa darbības cikla sākumā, un katra cikla beigās noņem to no slēģa.

Pilnu slēģu lādiņu mēs atradīsim saskaņā ar diagrammu no datu lapas, kur atkarībā no sprieguma, kas sākotnēji tika pieņemts, ka tas atrodas kanalizācijā, Qg pie 12 voltu Uupr būs atšķirīgs.

Cik ilgi slēģim jābūt pilnībā uzlādētam - tas faktiski ir atkarīgs vai nu no tā, cik ilgs laiks nepieciešams, lai strāvas tranzistora priekšdaļa atvērtu, vai arī no tā, kurš draiveris ir pieejams. Jūsu izvēlētajam vadītājam būs jābūt atbilstošām Rise Time un Fall Time opcijām.

Bet, tā kā mēs nolēmām, ka draiveri izvēlēsimies, balstoties galvenokārt uz izstrādātās shēmas vajadzībām, mēs sāksim aprēķinu no laika, kas nepieciešams tranzistora pilnīgai atvēršanai (vai aizvēršanai). Vārtu uzlāde Qg tiek dalīta ar vērtību, kas nepieciešama atslēgas T ieslēgšanai (izslēgšanai) atvēršanai (vai aizvēršanai) - mēs iegūstam vidējo strāvu, kas iznāk no vadītāja, kas iet caur vārtiem:

Iav = Qg / Tincl.

Maksimālais pašreizējais vadītājs Imax

Tā kā slēģa uzlādes process kopumā notiek gandrīz vienmērīgi, mēs varam pieņemt, ka draivera izejas strāva samazinās līdz gandrīz nullei ar laiku, kamēr slēģis ir pilnībā uzlādēts (līdz Uupr spriegumam). Tāpēc mēs pieņemam, ka maksimālā vadītāja strāva Imax ir vienāda ar divreiz lielāku vidējo strāvas vērtību: Imax = Iav * 2, tad draiveris noteikti neizdeg no izejas strāvas pārslodzes. Tā rezultātā mēs izvēlamies draiveri, pamatojoties uz Imax un Upr.

Ja vadītājs jau ir mūsu rīcībā, un Imax ir vairāk nekā vadītāja maksimālā strāva. Mēs vienkārši sadalām vadības sprieguma amplitūdu Uupr ar maksimālās strāvas Imax vērtību.

Saskaņā ar Ohmas likumu mēs iegūstam minimālās pretestības vērtību, kas jums nepieciešama vārtu ķēdē, lai vārtu uzlādes strāvu ierobežotu līdz maksimālajai strāvai, kas deklarēta esošā draivera datu lapā:

Rgate = Upr / Imax vadītājs

Datu lapā dažreiz tiek norādīta vērtība Rg - vārtu avota sekcijas pretestība. Ir svarīgi to ņemt vērā, un, ja šī vērtība ir pietiekama, tad ārējs rezistors nav nepieciešams. Ja jums ir nepieciešams vēl vairāk ierobežot strāvu, jums būs jāpievieno arī ārējs rezistors. Kad tiek pievienots ārējs rezistors, tas ietekmē atslēgas atvēršanas laiku.

Palielinātajam parametram R * Ciss nevajadzētu pārsniegt vēlamās priekšējās malas ilgumu, tāpēc šis parametrs ir jāaprēķina.

Runājot par atslēgas bloķēšanas procesu, šeit aprēķini tiek veikti līdzīgi. Ja tomēr ir nepieciešams, lai vadības impulsu vadošo un aizmugurējo malu ilgumi atšķirtos viens no otra, tad uz lādiņa un slēģa izlādes ir iespējams ievietot atsevišķas RD ķēdes, lai iegūtu atšķirīgas laika konstantes katra darba cikla sākumam un pabeigšanai. Atkal ir svarīgi atcerēties, ka izvēlētajam autovadītājam būs jābūt atbilstošajiem minimālajiem parametriem Rise Time un Fall Time, kuriem jābūt mazākiem par nepieciešamajiem.