Buck unter Verwendung von Diskreten - Treiben von p-MOSFET unter Verwendung von n-MOSFET

Wir entwerfen einen Dollar mit Diskreten. Ich habe ein Problem mit der AUS-Zeit des Steuer-MOSFET (U1) und des Treibers (T1). In der AUS-Zeit steigt das Gate von U1 sehr langsam auf 12 V, wodurch U1 immer eingeschaltet ist. Was wiederum immer 12 V ausgibt.

Buck mit diskreten -> p-MOSFET-TreiberproblemIch habe nur wenige BJT-Totem-Pole-Treiber für p-MOSFET gesehen. Aber ich möchte dieselbe Schaltung verwenden. Jede vorgeschlagene Änderung, damit wir das U1-Tor schneller steigen lassen können.

VG1 ist 1,8 V, 100 K, 50 % Einschaltdauer, Rechteckwelle.

Vgate von U1 und andere Knotenwellenformen

Ich habe versucht, die R1 2K auf 500 und VG1 1,8 V, 90 K, 50% zu ändern und gefunden.

Verbesserung bei R1=500, Schaltfrequenz reduziert.

Wie man das Ausschalten von T1 trotzdem schnell macht , so dass Vgate von U1 sehr schnell auf 12 V ansteigt.

Bearbeiten:

Ich habe die 2k auf 0,5k geändert und ich bekomme den FET ausgeschaltet und erhalte wie beabsichtigt einen 5-V-Ausgang, aber die Schaltfrequenz liegt sehr viel weniger nahe bei 80K und folgt nicht der Buck-Formel Tastverhältnis ~ Vout / Vin. Als OFF-Zeit hat Kerben und langsam. Alle Optimierungen, die wir auf derselben Strecke vornehmen können, um sie schneller zu machen. ....

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. Ich habe die 2k auf 0,5k geändert und ich bekomme den FET ausgeschaltet und erhalte wie beabsichtigt einen 5-V-Ausgang, aber die Schaltfrequenz liegt sehr viel weniger nahe bei 80K und folgt nicht der Buck-Formel Tastverhältnis ~ Vout / Vin. Als OFF-Zeit hat Kerben und langsam. Alle Optimierungen, die wir auf derselben Strecke vornehmen können, um sie schneller zu machen. ....

Antworten (2)

Der Grund, warum sich der FET so langsam ausschaltet, liegt darin, dass Sie nur 2 kΩ haben, die ihn hochziehen. Schauen Sie sich das Datenblatt für diesen FET an. Es sollte Ihnen die tatsächliche und effektive Gate-Kapazität beim Schalten anzeigen. Der relativ schwache Pullup von 2 kΩ arbeitet gegen diese Kapazität.

Hier ist ein Trick, den ich manchmal in dieser Situation verwende:

Der Doppelemitterfolger ist im Grunde ein Impedanzpuffer. Der Strom zum Laden und Entladen der Gate-Kapazität wird von Q1 und Q2 gehandhabt, sodass das Signal an GATE eine viel höhere Impedanz haben und den FET dennoch schnell schalten kann. Beachten Sie, dass dieser Doppelemitterfolger an jedem Ende etwa 700 mV verliert. Das ist in Ordnung für einen FET, der einen Gate-Bereich von 10 V umschaltet. Es ist immer noch "aus" mit 700 mV am Gate genauso gut wie mit 0. Am anderen Ende ist es normalerweise einfach genug, GATE die zusätzlichen 700 mV weiter zu treiben, als Sie sicherstellen möchten, dass es am Gate von angezeigt wird Q3.

Autor mit Transistor mit sehr niedriger Grenzspannung (0,5 ~ 1,5 V). Der Emitterfolger liefert möglicherweise keine Abschaltspannung (aufgrund von Vbe). Widerstand wird jedoch helfen
@Vova: Wie ich in der Antwort erwähnt habe, ist dieser Trick für FETs gedacht, die für einen großen Gate-Antrieb wie 10 V vorgesehen sind. Diese sind normalerweise bei 700 mV Gate-Antrieb immer noch "aus". Wenn der FET des OP eine niedrige Gate-Schwelle hat, verwenden Sie diesen Trick entweder nicht oder besorgen Sie sich einen anderen FET.
Ich habe erwähnt, dass ich die gleiche Schaltung verwenden möchte. Ich möchte die Schaltung nicht verändern. Ich habe die 2k auf 0,5k geändert und ich bekomme den FET ausgeschaltet und erhalte wie beabsichtigt einen 5-V-Ausgang, aber die Schaltfrequenz liegt sehr viel weniger nahe bei 80K und folgt nicht der Buck-Formel Tastverhältnis ~ Vout / Vin. Als OFF-Zeit hat Kerben und langsam. Alle Optimierungen, die wir auf derselben Strecke vornehmen können, um sie schneller zu machen. .... (Wenn ich R1 auf 10 k geändert habe, ist der p-MOSFET überhaupt nicht ausgeschaltet und der Ausgang ist Input 100% Duty Cycle.)

Leistungs-MOSFETs haben eine große Gate-Kapazität, verbrauchen also beim Schalten große Ströme. Deshalb sollte man nicht mit resistivem Pullup fahren. Sie brauchen einen Push-Pull-Verstärker (Totempfahl, wie @Dave Tweed sagte) nach dem Generator.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Hier ist ein Beispielschema, das einen invertierenden Verstärker mit zwei komplementären MOSFETs (M1M2) enthält. Diese sollten eine kleine Gate-Kapazität haben, während sie einen ausreichenden Lade-/Entladestrom für Leistungs-MOSFETs liefern.

Die Gate-Kapazität Ihres Transistors beträgt typisch 1070 pF und die Schwellenspannung beträgt 0,85 V. Sie benötigen nicht mehr als 17 Ohm High-Drive, um eine angemessene Schaltzeit von 50 ns zu erhalten. Der Spitzenstrom würde etwa 0,7 A betragen. Deshalb benötigen Sie einen aktiven Hochantrieb. (17 Ohm = 50 ns / 1070 pF / ln(12V/0,85V) basierend auf Entladezeit des RC-Kreises)

Die Verwendung eines Leistungstransistors mit einer höheren Schwellenspannung (z. B. ~ 2-4 V wie in IRF9530) kann ebenfalls hilfreich sein - ein Transistor mit einer höheren Schwelle wird früher in den Sperrzustand versetzt.

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