Hoher dV/dt schaltet BJT-Schaltkreis aufgrund von Miller-Kapazität ein

Q1: Das hohe dV/dt bewirkt, dass ein momentaner Strom durch Ccbo+Cleak fließt. Dies entwickelt eine Spannung über R57 und schaltet Q2 ein.

Wobei Iturnon = (Ccbo+Cleak).dV/dt

F2: Ja, der hinzugefügte Kondensator wirkt wie vorgeschlagen tatsächlich als Spannungsteiler.

Er verhält sich wie ein Widerstandsteiler, bei dem das Ergebnis R1/(R1+R2) ist. Für den kapazitiven Teiler ist das Ergebnis Zc1/(Zc1+Zc2)

Durch Hinzufügen einer Kappe zwischen VBAT und GND wird das dV/dt der Versorgungsspannung bis zu einem gewissen Grad unterdrückt, hängt jedoch vom Quellenwiderstand ab.

Das Reduzieren des Werts von R57 hilft auch, da es den Wert der parasitären Einschaltspannung reduziert. Dies ist möglicherweise eine einfachere Antwort.

Q3: Ja, es ist eine gemeinsame Emitterschaltung aus dem Grund, den Sie angeben.

Hier ist ein Beispielschema:

Angenommen, der obere MOSFET ist ausgeschaltet, der untere MOSFET ist eingeschaltet.

Der Treiber schaltet den unteren MOSFET aus, indem er 0 V an sein Gate ausgibt. Dann schaltet der Treiber den oberen MOSFET ein. Dies erzeugt ein hohes dv/dt, wenn der SW-Knoten von GND auf +12 V schwingt.

Dieser injiziert über seine Cgd-Miller-Kappe Strom in das untere FET-Gate.

Wenn das untere FET-Gate über einen zu hohen Widerstand oder eine lange induktive Spur mit dem Treiber verbunden ist oder seine interne Gate-Impedanz zu hoch ist oder aus welchem ​​Grund auch immer sein Gate nicht fest genug unter seiner Schwellenspannung gehalten wird, ist es Die Gate-Spannung steigt an und schaltet sich wieder ein. An diesem Punkt sind beide FETs eingeschaltet und schließen die Versorgung kurz, was eine schlechte Idee ist.

Frage 1: Wie wirkt sich High dV/dt darauf aus? Bedeutet dies, dass der Transistor eingeschaltet wird, wenn der Eingang VBAT sehr schnell von 0 V auf 12 V wechselt?

Ja, dies würde auch Strom über die Miller-Kappe in die Basis pumpen.

Frage 2: Wie hilft das Hinzufügen eines Kondensators zwischen Basis und Emitter, diesen Effekt zu reduzieren?

Es erzeugt einen niederohmigen Kurzschluss bei HF über den BE-Übergang, der den durch die Miller-Kappe fließenden Strom umleitet und verhindert, dass er in die Basis fließt und den Transistor einschaltet.

Warum kann es nicht zwischen VBAT und Masse hinzugefügt werden? Reduziert ein zwischen VBAT und Masse hinzugefügter Kondensator nicht auch dV / dt?

Ja, eine Kappe zwischen Vbat und GND würde dv/dt reduzieren. Aber hier geht es um Fälle, in denen Sie das nicht tun können, zum Beispiel im obigen MOSFET-Treiber, Sie möchten schnell schalten, um Schaltverluste zu minimieren, was hohe dv / dt am Schaltknoten bedeutet. Wenn Sie dort eine Kappe auf Masse legen, wird sie bei jedem Zyklus geladen und entladen, was Verluste bedeutet.

Ich bin durchgegangen und habe festgestellt, dass ähnlich wie bei einem Widerstandsspannungsteiler 2 Kondensatoren in Reihe auch als Kondensatorspannungsteiler wirken? Kann mir bitte jemand erklären wie?

Zwei in Reihe geschaltete Impedanzen wirken als Teiler, es funktioniert unabhängig von der Art der Impedanz gleich.

Frage 3: Ist dies eine gemeinsame Emitterschaltung, da der Emitter sowohl Eingang als auch Ausgang gemeinsam ist?

Ja, es ist ein gemeinsamer Emitter.

Beispiel:

Ich habe gerade den unteren Transistor im obigen FET-Treiber-Schema modelliert und stattdessen einen BJT verwendet, um zu zeigen, dass der Effekt nicht auf FETs beschränkt ist. V1 ist eine Rechteckwelle mit hohem dv/dt, die das Schalten des oberen Transistors modelliert. Hier ist der Basiswiderstand ziemlich niedrig, daher sehen wir auf dem Diagramm Ic und Ib des Transistors, die dem Strom entsprechen, der durch die interne Miller-Kappe Cbc fließt und dann über R1 und den BE-Übergang nach Masse fließt. Selbst wenn der Transistor ausgeschaltet ist und der BE-Übergang nicht als Diode wirkt, hat er immer noch eine Kapazität. Ich habe rote Pfeile für die Stromrichtung gesetzt, wenn die Kollektorspannung ansteigt.

Diese Basis- und Kollektorströme sind auch dann vorhanden, wenn der Transistor ausgeschaltet ist, da sie durch die interne Kapazität fließen. Das Vb-Diagramm zeigt die Basisspannung, die aufgrund des Spannungsabfalls über R1 ebenfalls Spitzen aufweist.

Erhöhen Sie jetzt R1 auf 10k ...

Durch die Miller-Kappe Cbc fließt im Inneren des Transistors derselbe Strom wie zuvor, aber aufgrund des viel höheren Werts von R1 ist der Spannungsabfall an R1 jetzt hoch genug, um den Transistor einzuschalten. Somit nimmt der Basisstrom im Vergleich zum vorherigen Diagramm tatsächlich ab, da der Basisstrom nicht mehr durch den mit "Basis" bezeichneten Transistorstift fließt. Stattdessen fließt es durch Cbc, dann intern durch die Verbindungsstelle und schaltet den Transistor ein. Der Ic-Plot zeigt somit einen beträchtlichen Kollektorstrom.

Nun zum lustigen Teil:

Die Kollektorspannung beginnt am mit "1" bezeichneten Punkt anzusteigen. An diesem Punkt ist der Transistor ausgeschaltet und Vb steigt an, wenn der Strom durch Cbc die Basis-Emitter-Kapazität auflädt und auch durch R1 leckt. An Punkt 2 reicht Vbe aus, um den Transistor einzuschalten, daher schaltet der Vbe-Übergang ein und nimmt den größten Teil des Cbc-Stroms auf. Vbe steigt also viel langsamer an, als eine Dioden-Log-VI-Charakteristik.

Aber der lustige Teil ist, an Punkt 3, wenn die Kollektorspannung aufhört zu steigen und somit aufhört, Strom durch Cbc zu schieben, schaltet sich der Transistor nicht sofort aus. Dies liegt daran, dass die Basis-Emitter-Kapazität Ladung enthält, die über den BE-Übergang und über R1 entladen werden muss. Deshalb ist das Abschalten ziemlich langsam.