Mosfet mit Kondensator über der Last?

(1) Wie @autistic sagt - ein Dämpfer ist nützlich, aber Sie müssen einen Vorwiderstand mit C24 verwenden - ohne Serie R und idealen Komponenten ist Icap in den FET beim Einschalten unendlich. Mindestens muss das Gesamt-R in cct von der Kappe über den FET und die Stromversorgung die I-Spitze auf das begrenzen, was der FET wiederholt aushält. Auch der Kappenstrom kann Probleme verursachen, aber der FET würde oft zuerst ausfallen.

(2) Der gezeigte Treiber ist ausgezeichnet, solange genügend Gate-Treiberspannung verfügbar ist. Die beiden Emitterfolger haben eine Spannungsverstärkung von Eins (eigentlich nur weniger), ABER einen kleinen Stromgaion - und die Stromansteuerung ist das, was der FET-Gate-Kondensator zum schnellen Schalten benötigt.

(3) Ein Totempfahl-Treiber hat seinen Platz, wenn er die richtige Polarität hat und wenn die Spannung begrenzt ist - er ermöglicht es Ihnen, eine gemeinsame Emitter-Oberstufe (PNP, Emitter an +5 V, Kollektor-an-Gate-Widerstand) zu verwenden, um das Gate im Wesentlichen zu tragen bis zur (hier) +5V-Schiene, ABER der vorhandene Treiber ist besser, wenn mehr Spannung verfügbar ist - was Sie sagen. Wie gezeigt, können Sie Vgate nicht über einen Vbe-Abfall unter Vin bringen. Wenn Sie also mit 0/5-V-PWM fahren, hilft das Hinzufügen einer 12-V-Versorgung für den Treiber nur minimal. Sie können einen weiteren Transistor zwischen Vin und Treiber im gemeinsamen Emittermodus mit einem Pullup-Widerstand (niedriger Wert - sagen wir 1k bis 10k) auf zB +12V hinzufügen, um die PWM von 0/5 (oder sogar 0/3) auf ~ = 12 umzuwandeln /0. Dadurch wird das zu berücksichtigende PWM-Signal invertiert. In jedem Fall eine kleine "Beschleunigung" hinzufügen Kondensator (normalerweise 1 nF oder weniger) über RB (ir R von Vin zur ersten angesteuerten Stufe) gibt Ihnen eine nützliche Verstärkung der Schaltreaktion. Dies funktioniert, indem ein Spannungsteiler mit der Basiskapazität gebildet wird, um beim Ausschalten des Transistors "Ladung" von der Basis zu entfernen.

(4) RG1 sollte niedrig, aber nicht Null sein - dies BEGRENZT den maximalen Gate-Strom beim Einschalten und verlangsamt die FET-Wellenform nur ein wenig und reduziert EMI UND reduziert das Klingeln. Normalerweise um 10 Ohm - vielleicht niedriger.

(5) Eine sehr, sehr nützliche Ergänzung in allen außer PURE-Widerstandslastfällen (dh keine bei 20 A) ist ein Zener an der Gate-Source-Sperre vorgespannt, wobei Vzener geringfügig über Vdrive max (hier 5 V) liegt. Montieren Sie Zenera so nah wie möglich an FET gs mit kürzesten Leitungen, Spuren. Dies fängt positive Gate-Transienten auf, die vom Drain über die Millar-Kapazität gekoppelt werden, so dass die Tage der FETs auf der Oberfläche des Landes lang sein können. Ich habe gesehen, wie sich die FET-Lebensdauer von Minuten auf Stunden bis auf unbestimmte Zeit verlängert hat.

(6) Gürtel und Klammern: Wenn Sie Klingelprobleme haben, können Sie eine "kleine, wie Sie möchten" in Sperrrichtung vorgespannte Schottky-Diode vom Gate zur Quelle hinzufügen, die nach Möglichkeit noch näher an g & s montiert ist als der Zener. Dies klemmt alle negativ verlaufenden Klingelübergänge sehr stark. Eine Wellenform, die einen ungeklemmten positiven Halbzyklus hat, aber einen negativen Teil, der auf etwa 0,3 V geklemmt ist, verliert schnell ihre Begeisterung, und da die Amplitude dann deutlich unter Vgson liegt, hat sie minimale Auswirkungen.

(7) Der IRLR2905 ist für die von Ihnen verwendete Ansteuerspannung marginal. Der Emitterfolger nimmt den größten Teil des 1-Volt-Abfalls auf, und Sie benötigen gute 4 V Vgs, um den FET mit 20 A anzusteuern, und ich würde noch mehr versuchen. Siehe Datenblatt hier, Abb. 1, 2 und 3. Ich würde ein Teil vorschlagen, das bei 4 V Cgs sehr zufrieden und bei 3 V ausreichend ist.

Beachten Sie, dass, wie oft, aber nicht immer, die Diagramme (die typisch und nicht im schlimmsten Fall sind) bei niedrigen Einschaltzeiten (hier 60 uS) und häufig niedrigen oder sehr niedrigen Arbeitszyklen angegeben sind und Rdson in der Praxis normalerweise höher ist als darf erwartet werden. Als Faustregel verdoppeln Sie den Rdson im Header oder verwenden Sie den Maximalwert im Datenblatt.

Das Erhöhen des Gate-Treibers würde gut funktionieren. Beachten Sie, dass Vgs_max 16 V beträgt (Datentabelle Seite 1), sodass 12 V aus Komfortgründen etwas hoch sind, da ein Gate-Clamp-Zener wieder etwas höher als 12 V sein muss und wenig Spielraum lässt.
Beachten Sie, dass die obigen Kommentare darüber, dass der FET bei einer Gate-Treiberversorgung von 5 V marginal ist, für ein "richtiges" Design gelten, bei dem Worst-Case-Spezifikationen verwendet werden MÜSSEN. Das Datenblatt zeigt Vgsth als 1V-3V und in vielen Fällen funktioniert es "gut genug". Wenn Sie darauf vorbereitet sind, "auf Test auszuwählen" und / oder das fertige Ergebnis zu beobachten, wird es wahrscheinlich normalerweise bei 20 A funktionieren. Sie KÖNNEN eine Reihe von FETS mit Vgsth in der Nähe des Maximalwerts erhalten, die heißer werden können als andere - wenn das passiert, haben Sie kein Comeback, da es innerhalb der Spezifikation liegt.

Die FET-Auswahl kann unter Verwendung parametrischer Tabellen von verschiedenen Anbietern erfolgen. Ich finde Digikey dafür hervorragend. Selbst wenn Sie selten bei ihnen einkaufen (und sie sind gute Ansprechpartner, wenn es Ihnen passt), kann ihre Komponentendatenbank auf diese Weise verwendet werden. Suchen Sie nach MOSFETS und unterteilen Sie sie dann mithilfe der Parameterauswahl. Dann schauen Sie sich die Datenblätter derjenigen an, die passen könnten. Schauen Sie sich insbesondere die Grafiken an, wie die von mir zitierten elesenwere in dieser Antwort, die die FET-Leistung in den interessierenden Bereichen zeigen. zB in diesem Fall mit Id bei etwa 20 A, Vds bei etwa 1 V (da dies in den meisten Diagrammen festgelegt ist) und sehen Sie, wie viel Gate-Spannung Sie benötigen, um den ausgewählten Punkt für Vgs bei 3 V bis 4 V anzupassen. Digikey gibt auch die Preisordnung und mehr an – eine sehr nützliche Ressource.

Hinweis: @PeterSmith - Die Polarität und die Anschlüsse des Antriebstransistorpaars sind korrekt. Dies ist ein klassischer dualer Emitterfolger-Gate-Treiber. Wenn Vin (ASE1 über Vgate liegt, zieht der obere NPN das Gate als Emitterfolger nach oben, und wenn Vin unter Vgate liegt, zieht der untere PNP ikt als Emitterfolger nach unten. Es gibt eine 2 x Vbe Totpunkt in der Mitte, der normalerweise bei Geschwindigkeit von der Antriebswebform gekreuzt wird, ABER der informellen Durchschussschutz bietet, indem nicht zugelassen wird, dass beide Bipolaren gleichzeitig eingeschaltet sind.

Halten Sie Ihr Gate nach unten gezogen, Ihr komplementärer Anhänger ist besser als ein Totempfahl für das, was Sie tun. Der Kondensator wird mehr schaden als nützen, wie Sie die Dinge einrichten. Platzieren Sie einen Widerstand in Reihe mit der Kappe, damit Sie Q und reduzieren können daher klingelt es wie das, was Ihr Freund wollte. Der Widerstand begrenzt auch den Ladestrom beim Einschalten des Mosfet. Ich habe jemanden gesehen, der dies 1992 bei einem Job tat, der einen PCB-Windschutzscheibenmotor fuhr, der sich mit Spannungen und Strömen in Ihrem Stadion befasste. Er machte den großen Fehler bei der Verwendung einer Slug-Diode für D1 und erhielt schlechte Wellenformen, die er mit einer 1-Mikrofarad-63-V-Filmkappe über der Diode "heilte". Das Ergebnis, das ich erbte, waren geschmolzene Kappen!

Zu deiner 1. Frage, für die anspruchsvollen Anwendungen (bei bekannter Last) gibt es Anleitungen, zB NXP AN11160 oder Williams Buch Kapitel 8 zur Ermittlung der passenden Snubber-Werte anhand der Lastkennlinie. Ich nehme an, Sie könnten dort eine Reihe von Baseballzahlen für Ihre Ladung [en] einfügen und sehen, wie der Dämpfer im besten und im schlimmsten Fall aussehen würde.

Wie für,

Ich überlege auch, einen Totempfahl-Gate-Treiber einzusetzen. Ist es eine gute Idee, immer noch einen Pulldown (10 ~ 100k) von Gate zu Source zu belassen? Auch hier kann ich es unbestückt auf der Platine lassen oder es aus dem Design entfernen, wenn es absolut nutzlos/unnötig ist.

Die Appnotes, die ich mir angesehen habe, enthalten keinen GS-Widerstand, wenn ein Totempfahltreiber verwendet wird.

https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-6069.pdf

http://www.radio-sensors.se/download/gate-driver2.pdf

Letzteres hat eine ziemlich detaillierte Diskussion der zusätzlichen Komponenten, die für einen optimalen Betrieb benötigt werden (Kappen usw.), sagt aber immer noch nichts über das Hinzufügen eines RGS. (Dies war ein TI-Seminar [slup169], keine zufällige Überlegung von jemandem im Internet, sondern aus irgendeinem Grund von der TI-Website verschwunden.) Beachten Sie auch, dass der Typ, von dem Sie sich in Ihrem Schaltplan inspirieren ließen, eine Versorgungsumgehung hat Kappe für das BJT-Treiberpaar, das in allen Anmerkungen zu diesem Thema dringend hinzugefügt werden sollte, aber in Ihrem Schaltplan fehlt.

Der einzige Grund, warum ich RGS hinzufügen kann, ist, wenn Sie einen Anwendungsfall haben, bei dem die 5-V-Stromschiene [für den Treiber] entfernt (oder heruntergefahren) werden kann, die 12-V-Versorgung des MOSFET jedoch aufrechterhalten wird und Sie den MOSFET möchten die Last in diesem Szenario [sofort] abzuschalten.