Calcul du courant nécessaire pour piloter un N-MOSFET

Edwin Fairchild

Calcul du courant nécessaire pour piloter un N-MOSFET


Compte tenu de la fiche technique partielle ci-dessous (j’ai tout), je ne sais pas comment utiliser ces chiffres pour conduire le mosfet.

Je suis sûr que je comprends mal certains concepts de base ici et pardonne mon ignorance, mais voici mes hypothèses ..

Qg (charge totale de la porte) est de 71 nC à 10 V. Donc, si je divise 71nC par 10V, je devrais obtenir un condensateur équivalent à la porte. C’est du moins ce que je pense. (et si cela est faux, tout ce qui suit est également faux)

Cependant, plus bas, la capacité d’entrée de la fiche technique est donnée à 1960 pF.

Pourquoi est-ce que ce n’est pas égal à la valeur que j’ai calculée ci-dessus … Après tout, la porte est l’entrée, donc étant donné une certaine charge et tension, je peux calculer la capacité équivalente.

De plus, il est indiqué dans un groupe que Ciss est Cgd + Cgs …. mais quand je calcule ces capacités à partir des Qgs et Qgd donnés, les nombres ne sont même pas proches.

Je suppose que je calcule complètement cette capacité à partir de la charge donnée.

entrez la description de l'image ici

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De plus, la fiche technique stats 71nC à Vgs 10V, mais ce graphique ci-dessous ne vient même pas près de représenter cela …
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Tony EE rocketscientist

C’est une très bonne question, et je suis content que vous l’ayez posée.

Sam

Le hic avec un MOSFET est que certaines de ces capacités ne sont pas fixes, comme Vds change, il couple de manière capacitive l’énergie dans la porte, ce qui a pour effet de faire passer Cgate partout, et il existe également d’autres capacités non linéaires. Qgtot dans la fiche technique est la valeur attendue maximale possible par opposition à la valeur typique (qui est probablement ce que le graphique utilise). Donc, Qg est susceptible d’être ~ 47nC pour la plupart des FET que vous testez, mais il pourrait atteindre 71nC pour certains d’entre eux. Il y a généralement des tolérances assez larges autour des charges de grille et des tensions de seuil pour les transistors FET de puissance.

Edwin Fairchild

Mais étant donné la légende sur le graphique De VDS 20 -80V, il semble y avoir une différence quelque peu négligeable.

Réponses


 HarryH

(TL; DR: vous mélangez de petites propriétés de signal avec de grandes propriétés de signal.)

Dans le «mur de texte» ci-dessous, je vais expliquer un peu comment fonctionne la commutation d’un MOSFET. Cela devrait vous suffire pour comprendre comment interpréter correctement la fiche technique.

Si après avoir lu ceci, il reste des questions plus spécifiques, n’hésitez pas à les poser.

Plus loin en passant: tout petit petit livre sur les alimentations à découpage où les MOSFET sont appliqués expliquera cela plus ou moins en détail, mais bon sang, c’est parti. 🙂

OK, il y a deux choses à considérer ici:

1) Quelle
est exactement la capacité « Miller » ,

2) Quelles sont les conditions dans lesquelles la fiche technique donne ses valeurs.

La capacité de Miller n’est pas une capacité physique comme dans une propriété physique du MOSFET. Il représente simplement le courant (charge) qui s’écoulera de la grille vers le drain si vous modifiez la tension grille-source.

Ce changement de tension grille-à-source provoque un courant capacitif à travers

Cg

comme dans

je=CVt

.

Notez que le circuit auquel la fiche technique se réfère implicitement est la configuration de source commune .

Dans un
circuit
collecteur commun , la variation de

Ug

dépendra du courant de drain et de l’impédance que le MOSFET voit à sa source. Surtout le changement de

Vg

sont beaucoup plus petits que dans un circuit source commun, et par conséquent le courant à travers la capacité de Miller est beaucoup plus petit aussi.

De plus, vous devez considérer que

Qg,Qgs

et

Qg

sont des «grandes valeurs de signal» répertoriées pour un circuit de source commune avec une résistance de drain d’environ

80V/16UNE5Ω

connecté à un

80V

alimentation tout en appliquant une tension de pas de

dixV

(probablement via une résistance) à la porte.

Comme vous pouvez le voir dans le

VgSQg

graphe cela se traduit par une charge fournie à la porte de (environ)

71nC

.

Maintenant, pourquoi est-ce pas seulement

CjessVgS=1,960nFdixV=19,6nC

?

Créez une image mentale de ce qui se passe lorsque

Qg

est élevé de

0nC

à

71nC

et la tension de grille augmente, oui, à

15V

. (Je pense qu’il y a une erreur dans la feuille car elle indique

VgS=dixV

quand

je=16UNE

à

VS=80V

alors qu’en fait

VgS

doit passer à

15V

afin d’atteindre ce prix d’entrée dans ces conditions.)

À partir de

0nC8.5nC

le MOSFET est fermé,

VS

reste

80V

et il n’y a pas de courant. C’est un élément tout à fait insignifiant – sauf du point de vue du circuit d’attaque – une partie de la courbe, mais nous pouvons calculer une capacité grille-drain à partir de celle-ci étant d’environ

8.5nC4V=2.1nF

(qui est à peu près

1960pF

).

À partir de

8.5nC23,5nC

MOSFET est « ouverture » et nous ne voyons aucune augmentation de

VgS

. Maintenant, pourquoi ça?

C’est parce que le MOSFET ouvre dans cette région.
La tension tombe de

VS=80V

tout le chemin jusqu’à

VS=0V

, ou en fait jusqu’à la tension dictée par la résistance du MOSFET

RS,on

et pendant cet intervalle – en raison de la présence de

Cg

– tout le courant fourni à la grille entre dans la charge de ce condensateur.

La capacité (‘Miller’) vue de cette façon est de

17nC80V1360nF

et non

Crss

.

Crss

est une valeur de «petit signal» qui est mesurée avec le MOSFET dans la région conductrice partielle (

8.5nCQg23,5nC

) avec une fréquence de

1MHz

et dans une région linéaire, d’où un « petit » signal.

À partir de

23,5nC71nC

le MOSFET est conducteur et

VS0V

. Ici, la capacité d’entrée est

Cjen71nC23,5nC15V4.5V47,5nC10,5V4.7nF

.


 Tony EE rocketscientist

Comme nous le savons, la capacité fixe est Ic = CdV / dt mais le FET augmente la capacité car il réduit la résistance. Donc, une approximation est que

jec=CV/t+VC/t

il peut donc être calculé de cette façon. Naturellement, dt est affecté par la résistance de la source et de la grille qui sont souvent adaptées au «transfert de puissance maximal» et à la dissipation de puissance partagée pendant la transition.

Faites attention aux conditions pour Ciss Qgs, Qgd, Qds,

Qgs est avec Vgs = 0

entrez la description de l'image ici

Cependant, les temps de commutation peuvent être complexes et dépendent du pilote Z et de la réactance de charge.

Tjer=RgCjess@VSln(VgSVTHVgSVgp)

TjeF=RgCjess@VSVgpVTH

Les transitoires de commutation idéaux seront toujours plus courts que ceux réellement atteints, de sorte que les paramètres maximaux de la fiche technique doivent toujours être utilisés pour donner des résultats réalistes en raison des effets de réactance parasite.

Il y a beaucoup plus de détails que j’ai omis pour des raisons de brièveté sur la façon dont chaque contributeur à Ciss change avec Vgs.


 analogsystemsrf

Vous devez choisir une valeur de résistance de grille qui permet de charger la grille assez rapidement pour éviter une défaillance de la zone de fonctionnement sûre. Ainsi, un temps d’activation de 1 uS, sinon plus rapide, doit être votre objectif de conception.

 

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