MOSFET WIRKLICH langsame Schließgeschwindigkeit

Ich mache einen einstellbaren 400-V-Abwärtswandler. Ich steuere es mit einem ESP32. Wenn ich aus irgendeinem Grund die PWM-Frequenz auf mehr als nur 200 Hz und eine Bitrate von 4 einstelle, schließt der IRFB11N50A- MOSFET nicht rechtzeitig.

Wenn der Chip beispielsweise auf ein Tastverhältnis von 50 % eingestellt ist, würden 375 V durch den MOSFET laufen und bei 75 % etwa 385 V, so wie die 0-100 % nur von 350 V auf 400 V gehen.

Ich vermute, das liegt daran, dass der MOSFET nicht rechtzeitig schließt. (Dies ist der Fall, wenn die Frequenz über 200 Hz liegt, und je höher, desto schlimmer wird es, bei 100 kHz ist es einfach die ganze Zeit an.)

Ich bin mir nicht sicher, warum es nicht schneller als 200 Hz schließen kann, da laut Datenblatt seine maximale Frequenz bei etwa 8 MHz liegen sollte. Was habe ich falsch gemacht?

Verdrahtung:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(Entschuldigung für die Verwirrung, in der Antike wurde die falsche Komponente hinzugefügt)

Ist das Schema richtig? Die Body-Diode von Q2 schließt die 400-V-Versorgung kurz.
Bitte korrigieren Sie den Schaltplan. Was fährst du mit dem MOSFET?
Ich denke, der Schaltplan ist ein bisschen falsch, ich mache eine Bearbeitung, um zu erklären,
Bitte geben Sie uns den tatsächlichen Schaltplan anstelle des falschen plus Text.
Das Anlegen von 400 V an einen 1k-Rückkopplungswiderstand, der Betrieb bei einer so niedrigen f wie 200 Hz und ein umgekehrter Pch-Source-Pin und das Auf-den-Kopf-Ziehen der Masse erklären, warum Sie Schwierigkeiten haben.
könnten Sie das vielleicht für die weniger Gebildeten erläutern? @TonyStewartEE75
Zeichne Stromkreise mit Stromfluss von oben nach unten. Höhere Spannungen oben, Erdungssymbole zeigen nach unten zur Erde. Siehe Regeln-und-Richtlinien-zum-Zeichnen-guter-Schaltpläne, wenn Sie daran interessiert sind, mehr zu erfahren. Es hätte Ihnen geholfen, das Diodenproblem zu erkennen.
Was meinst du mit dem Diodenproblem? @Transistor
Wenn Sie das Diodenproblem nicht verstehen, sollten Sie die Arbeit mit 400-V-Schaltungen wirklich überdenken. 200 Hz ist nicht wirklich eine geeignete Schaltfrequenz für einen 400-V-Abwärtswandler, die Induktivität wäre riesig. Es gibt Sicherheitsaspekte wie Isolierung und Kriech- und Luftstrecken, die Sie verstehen müssen, bevor Sie an Hochspannungsschaltkreisen arbeiten. Arbeiten Sie mit jemandem zusammen, der sich mit Leistungsumwandlung auskennt, oder bleiben Sie bei Niederspannungsschaltkreisen, bis Sie viel mehr über Leistungselektronik erfahren.
Ich weiß, dass 200 Hz viel zu niedrig sind, und ich möchte, dass es mindestens über 200 kHz liegt, aber der MOSFET schließt nicht schneller als 200 Hz, anscheinend gibt es ein Problem mit der Diode, ich habe keine Ahnung, was das bedeutet und ist Warum ich frage, meine Sicherheit ist mein eigenes Konzert, würden Sie vielleicht erklären, was das Diodenproblem ist?
@MariusWanscher: Mit einem Multimeter kann man nicht viel über Schaltgeschwindigkeiten sagen. Sie benötigen ein Oszilloskop, um sehen zu können, was vor sich geht, anstatt auf der Grundlage der Messwerte eines Geräts zu raten, das nicht für das, was Sie damit machen möchten, ausgelegt ist.
@MariusWanscher Die Gate-Schwellenspannung für diesen MOSFET beträgt 2–4 V, sodass der ESP32 ihn bei 3,3 V möglicherweise nicht einmal einschaltet. Sie könnten einen Bipolartransistor verwenden, um den MOSFET mit einer höheren Spannung anzusteuern - und der könnte mehr Strom als der ESP32 liefern, um den MOSFET schneller zu schalten. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass der billige Transistor anstelle des teuren ESP32 explodiert, wenn etwas schief geht.
Ja, aber da es bei niedrigen Frequenzen funktioniert, reichen die 3,3 V aus, ich habe es mit einem zweiten einstellbaren Netzteil getestet, und bei 2 V öffnet es für etwa 200 V und bei 3 V ist es vollständig offen. Ich sollte wahrscheinlich etwas Schutz für das esp32 hinzufügen vielleicht nur eine Diode, aber was meinst du mit höheren Schaltgeschwindigkeiten bei höheren Strömen? Ich dachte, bei MOSFETs geht es nur um Spannung?
@Marius, ich sehe aus Ihrem Kommentar zu JRE, dass Sie "das Diodenproblem" verstanden haben. Ich sehe auch, dass Sie den Schaltplan geändert haben. Jetzt ist viel klarer, dass der Strom von oben nach unten fließt und die Diode in Sperrrichtung vorgespannt ist und nicht leitet. Gute Arbeit.
danke für den link war hilfreich denke ich
"Ich dachte, bei MOSFETs ginge es nur um Spannung" - Das Gate ist im Grunde ein Kondensator. Um schnell zu schalten und die benötigte Spannung am Gate zu erhalten, müssen Sie diesen Kondensator schnell aufladen. Das kostet viel Strom: I=C*dv/dt oder dv/dt = I/C. Sie benötigen also die Fähigkeit, für kurze Zeit große Ströme an das Gate zu liefern. Ein GPIO ist kein guter FET-Treiber. Nur weil Sie glauben, dass der FET-Schalter bei 3 V eingeschaltet ist, bedeutet dies nicht, dass er mit dem angegebenen EIN-Widerstand vollständig eingeschaltet ist. Sehen Sie sich die Datenblattspezifikation für die Spannung an, die Sie benötigen, um den angegebenen RDSon zu erhalten.
@MariusWanscher Das Gate des MOSFET ist ein Kondensator. Wenn es entladen wird, weist es den gleichen Kurzschluss auf wie jeder andere Kondensator. Der ESP32-I/O kann nur einen begrenzten Strom liefern, daher dauert es ziemlich lange, die Gate-Kapazität aufzuladen, und während der MOSFET nicht vollständig eingeschaltet ist, hat er einen höheren Widerstand. Mehr Widerstand = mehr Wärme erzeugt. Bearbeiten: John D hat es besser ausgedrückt.
oh ich verstehe, danke
Ist das der komplette Schaltplan? Denn das ist kein Tiefsetzsteller.
@marcelm nein ofc. nicht, hier geht es nur darum, den MOSFET als Schalter zu verwenden, und warum er langsam schließt (probiert zu niedrigen Strom von esp32, versuche es etwas später), ich denke, ich stelle mir eine große Spule, einen Kondensator und eine Diode vor (:
Wie gezeichnet, wird die im Schaltplan gezeigte Schaltung den FET immer noch zerstören, sobald es ihm gelingt, sich einzuschalten.
In diesem Fall wiederhole ich, was @MarcusMüller gesagt hat: Bitte geben Sie uns den tatsächlichen Schaltplan anstelle des falschen plus Text.
Ich denke, die Erwähnung der Verwendung des MOSFET ist für Sie irreführend, aber da beide Antworten und alle anderen Kommentare aktiviert sind, geht es nicht darum, einen Abwärtswandler herzustellen, sondern nur um den MOSFET und das Ein- und Ausschalten und warum er nicht schließt schnell genug.
@MariusWanscher Der erste Satz Ihrer Frage lautet "Ich mache einen einstellbaren 400-V-Abwärtswandler", wodurch es sich so liest, als ginge es um die Herstellung eines Abwärtswandlers;)

Antworten (2)

Sie haben hier mindestens ein paar Probleme. Ich sehe zwei Dinge falsch mit Ihrer Transistorschaltung. Darüber hinaus ist Ihr Multimeter zu berücksichtigen.

Zum MOSFET:

  1. So wie Ihr Diagramm es angeschlossen hat, fließt Strom durch die MOSFET-Body-Diode. Dadurch werden Ihre 400 VDC über die Diode, die Teil aller MOSFETs ist, mit Masse verbunden. Die Diode ist im Schaltplansymbol dargestellt. Eine Diode leitet, wenn die Anode (flache Seite des Dreiecks) eine höhere Spannung hat als die Kathode (gerader Balken an der Spitze des Dreiecks).
  2. Der 2N7002 ist nur für 60 Volt von Drain zu Source ausgelegt. Wenn Sie Ihren Transistor richtig herum platzieren, wird er einfach "pop".

Ihr MOSFET "schaltet" wahrscheinlich überhaupt nicht viel, da er rückwärts angeschlossen ist.

Schließlich kommen wir zum Multimeter.

Typische Multimeter können mit hohen Frequenzen nicht umgehen. Sie können mit typischen Wechselstromnetzfrequenzen (50 oder 60 Hertz) und etwas mehr arbeiten. Es ist unwahrscheinlich, dass sie bei Kilohertz-Frequenzen richtig funktionieren. 100kHz ist richtig raus.

Entschuldigung, ich bin ein Idiot, habe vorher nicht bemerkt, dass ich die falsche Komponente im Schaltplan hinzugefügt habe, ich verstehe jetzt die Verwirrung und was Sie mit dem Diodenproblem gemeint haben
Ich habe es verpasst, aber Ihr 400-V-Buck hat einen 400-V-Ausgang. Was ist der Eingang? Sie brauchen einen Gate-Treiber, er muss etwas Strom liefern, die Gate-Kapazität ist ziemlich hoch. Auch 500V schneidet es knapp, mit Vorsicht würde es funktionieren.

Ein weiteres Problem: Kapazität. Mit dem Multimeter und der Verkabelung ist eine gewisse effektive Kapazität verbunden. Wenn Sie den FET einschalten, wird die Kapazität sehr schnell aufgeladen, mit einer Zeitkonstante von Rds(on) x C. Wenn der FET ausgeschaltet wird, wird die Kapazität über das Multimeter entladen, das einen sehr hohen (normalerweise mindestens 1 MOhm) und entlädt sich viel langsamer.

Bei hohen Frequenzen hat der Kondensator kaum Gelegenheit, sich zu entladen, und das Multimeter zeigt eine hohe Spannung an.

Nehmen wir zum Beispiel an, das Multimeter (und die Verkabelung) haben eine effektive Kapazität von 100 pf. Wenn das Multimeter dann einen Eingangswiderstand von 1 M hat, beträgt die Zeitkonstante zum Entladen der Kapazität 10 us. Eine 100-kHz-Rechteckwelle liefert nur eine Entladezeit von 5 usec pro Zyklus.

MOSFET WIRKLICH langsame Schließgeschwindigkeit
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v