Die berechnete MOSFET-Schaltzeit stimmt nicht mit den erwarteten Ergebnissen überein

Nun, der Typ, der diesen Kommentar geschrieben hat, ist ein Idiot. Was deutlicher hätte ausgedrückt werden müssen, war, dass bei einer Schaltfrequenz von 30 kHz die zum Schalten des MOSFET aufgewendete Energie wahrscheinlich etwa 1 mA beträgt (von den 100 mA, die Sie am Eingang messen). Dies war eine Antwort auf die ursprüngliche Version der Antwort, die besagte, dass alle 100 mA zum Schalten des MOSFET-Gates verwendet wurden. Dies unterscheidet sich von der Spitzengröße des Gate-Treiberstroms, die stark von Ihrem 555-Ausgang abhängt.

Also weiter zu den 1-2 µs Schaltzeit ... das war eine Vermutung, weil es keine Oszilloskop-Wellenformen gab. Es ist unglaublich schwierig, einige Schaltungen (oder einige "Fehler" -Modi) ohne Oszilloskop über das Internet zu beheben. Ich denke immer noch, dass eine schlechte Umschaltzeit eine vernünftige Schätzung ist (und vielleicht sind 1-2 µs ein bisschen hoch, aber es ist eine Schätzung, die innerhalb einer Größenordnung liegt). Beachten Sie, dass Sie Ihre Schaltzeit effektiv über die Designspezifikation hinaus verlängern können, wenn der MOSFET während des Schaltens schwingt.

Die Stromsättigung des Induktors ist ebenfalls eine vernünftige Schätzung, und eine ordnungsgemäße Ripple-Stromanalyse für einen Aufwärtswandler würde wirklich beantworten, ob der Induktor die richtige Größe hat.

@Autistic weist darauf hin, dass die Diode, wie angegeben, eine 1N4004 ist, was eine schlechte Wahl für einen Schaltwandler ist. Langsame Dioden schalten nicht schnell ab, was bedeutet, dass der Ausgang durch die Diode in den Leistungs-MOSFET entladen wird . Offensichtlich ist das schlecht, also achten Sie auf die Sperrverzögerungszeit einer Diode, wenn Sie eine auswählen.

Das System kann auch in einer Leerlaufkonfiguration instabil sein, da Sie einen Betrieb im diskontinuierlichen Strommodus benötigen, um die Spannung aufrechtzuerhalten. Das sind Dinge, die schief gehen können , und ohne ausreichende Informationen können wir nur Sachen an die Wand werfen und sehen, was hängen bleibt. Ich glaube, wir haben nach 90 mA Eingangsabfall oder so gesucht.

Zu deinen Gleichungen:

Seien Sie zunächst ehrlich mit Ihren Zahlen (oder machen Sie sich Sorgen, wenn Sie anfangen, wichtige Variablen auf Null zu setzen). Möglicherweise haben Sie keinen Widerstand in Reihe zwischen dem 555-Ausgang und dem MOSFET-Gate, aber das bedeutet nicht, dass der externe Treiberwiderstand 0 Ω beträgt. Der Photon weist darauf hin, dass der Nennstrom für einen 555-Ausgang 200 mA beträgt, was optimistische 45 Ω ergibt. Der interne Gate-Widerstand erscheint vernünftig.

Als nächstes ist zu erwähnen, dass die von Ihnen erwähnte Gleichung (die Gleichung 17 in der verlinkten App-Notiz ist ) nur die Schaltzeit für den Drainstrom ist ! Beachten Sie, dass Gleichung 18 die Spannungsumschaltung abdeckt und diese Zeit zu Ihrer aktuellen Umschaltzeit addiert wird. Beachten Sie, dass dies für eine Konfiguration gilt, die allgemein als "geklemmte induktive Last" bezeichnet wird, was eine Induktivität mit einem Dioden-Rückweg bedeutet. Schauen Sie sich Abb. 4-6 in dieser App-Notiz an und vergewissern Sie sich, dass Sie verstehen, was passiert und warum – es ist für viele Menschen nicht intuitiv.

Jetzt, da hoffentlich die meisten Missverständnisse beseitigt sind, schauen wir uns die tatsächliche Umschaltzeit aus den Gleichungen 17 und 18 mit Zahlen an. Ich werde Ihre Nummern verwenden, mit den folgenden Ausnahmen:

• Rg_app = 45Ω (wahrscheinlich niedrig, aber los damit)
• Qgd_d = 21 nC (geschätzt aus Abb. 6 im MOSFET-Datenblatt, 200-V-Kurve)
• Vf_d = 0 V (Vds_off >> Vf_d)
• Vf = 0 V (Vds_off >> Vds_on)
• Vds_off = 170 V (unter der Annahme eines stationären Zustands), Ciss = 1,25 nF

$t_{ir}=(R_g+R_{gext})C_{iss} \ln(\dfrac{g_{fs}(V_{GSAPP}-V_{th})}{g_{fs}(V_{GSAPP}-V_{th})-I_{DS}}) = 4.5ns$ $t_{vf}= \dfrac{Q_{gdd}V_{DS}(R_g+R_{gext})}{V_{DS}(V_{GSAPP}-\dfrac{I_{DS}}{g_{fs}})} = 134ns$

Dies ergibt eine Gesamteinschaltzeit von etwa 140 ns, wenn unsere Annahmen gültig sind und alles richtig läuft. Beachten Sie, dass selbst in der App-Notiz der berechnete tvf 1/3 des gemessenen tvf betrug. Lesen Sie, was die App-Notiz über ihre Berechnungen sagt. Lesen Sie auch den Wikipedia-Artikel über Aufwärtswandler durch , der zum Verständnis des Systems beitragen wird. Und schließlich, verwenden Sie keinen 555. Es gibt Hunderte von besseren Alternativen für das, was Sie tun möchten, die keine Hacks sind , die besser funktionieren.