Probleme beim Schalten von MOSFET für Aufwärtswandler

Ich soll einen Aufwärtswandler bauen, der einen 1,5-V-Eingang auf 5 V erhöht (ich habe nur 1,5 V als Stromquelle). Ich habe die Schaltung entworfen, aber das einzige Problem, mit dem ich derzeit konfrontiert bin, ist, dass ich den MOSFET nicht mit 1,5 V Peak-Max einschalten kann. Als Schalter verwende ich einen B012N03LX3 MOSFET.

Dies ist meine schematische Verbindung (vorausgesetzt, die Diode ist ideal und der NE555 kann mit 1,5 V betrieben werden, was die Simulation zeigt)

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Ich habe das Datenblatt überprüft und weiß, dass V gs (th) mindestens 1 V betragen muss, um den MOSFET einzuschalten.

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Der NE555 hat die Ausgabe dieser 10 kHz mit 0,7 Tastverhältnis.

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Aber die Ausgangsspannung bei Vload ist:

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Daher bin ich mir ziemlich sicher, dass der MOSFET bei V gs (th) keine ausreichende Spannung zum Einschalten erhalten hat. Aber aufgrund der Tatsache, dass ich nur 1,5 V als Spannungsversorgung habe, bin ich mir nicht sicher, welche Korrektur ich an meiner Schaltung vornehmen muss, um sicherzustellen, dass der MOSFET richtig einschalten kann (mit nur 1,5 V als Spannungsquelle).

Übrigens denke ich, dass die Ausgabe so aussehen sollte, wenn der MOSFET richtig einschalten kann:

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Also irgendeine Idee, was ich in meiner Schaltung ändern sollte, damit es funktioniert?

@MarcusMüller oh eigentlich habe ich keine 15V Quelle. Ich benutze es nur, um den Schalter zu testen. Aber ich habe versucht, die Stromquelle für den NE555 auf 1,5 V umzuschalten (was die einzige Stromquelle ist, die ich vermutlich habe), wobei fast 200 mA und -200 mA aus dem Ausgang kommen, aber mit einem Arbeitszyklus von weniger als 0,1 Prozent, von dem ich nicht so sicher bin, warum.
Willkommen bei EE.SE! Warum verwenden Sie einen 555 anstelle eines speziell angefertigten Chips für die Anwendung?
@winny oh, das liegt daran, dass mein Dozent es so will, dass der 555-Timer dies steuert, und was meinst du mit einem speziell angefertigten Chip (irgendein Beispiel).
Sie haben das Ausgangssignal des 555 nicht gezeigt.
@tw.C4444 " also what do u mean by purpose-made chip (any example)" Winny spricht von Single-Purpose-Chips, d. h. von synchronen Spannungserhöhungswandlern, DC/DC-Leistungsmodulen zum Herunterfahren, hysteretischen, nicht synchronen Spannungsreglern usw. Texas Instruments, Infineon, STMicro sind die bekanntesten Hersteller (in meine Meinung) für solche Sachen.
@Andyaka aktualisiert
Ist das die Wellenform, wenn sie mit dem Mosfet-Gate verbunden ist? Ich denke, es muss sein.
@Andyaka ya, es ist die Wellenform, wenn ich eine Verbindung zum MOSFET-Gate herstelle. Ich denke, alles, was ich tun muss, um es zu reparieren, ist, die Wellenform für den Strom zu reparieren (nicht sicher, ob ich Recht habe, korrigiere mich, wenn ich falsch liege), aber ich habe keine Idee, wie man es tbh löst
Ich kann es nicht verstehen, 10 kHz und 70% Einschaltdauer sollten ungefähr 4 Volt an einer 25-Ohm-Last erzeugen.
@Andyaka Ich glaube, ich habe die Diode in diesem Fall als ideal eingesetzt (vielleicht ist das der Grund)
VCC=1,5 V wird den 555 nicht richtig mit Strom versorgen. Wie Sie sehen können, reicht es nicht aus, den MOSFET richtig einzuschalten. Sie benötigen eine höhere Spannung (bei relativ niedrigem Strom), um den 555 UND das MOSFET-Gate ordnungsgemäß anzusteuern. Schalten Sie den 555 mindestens 5 V aus und kommen Sie darauf zurück, wenn der Rest funktioniert.
@BrianDrummond Aber ich habe die Eingangs-Vcc von 1,5 V und der Ausgang des 555-Timers hat ordnungsgemäß funktioniert (aber nehmen wir an, wenn der 555-Timer innerhalb von 1,5 V arbeiten kann), wie soll ich dann den MOSFET einschalten mit die Ausgangsspannung, die vom 555-Timer kommt. Ich weiß, dass Vgs (th) zum Einschalten mindestens 1 V betragen muss, aber ich bin mir nicht sicher, wie ich dies mit nur einer 1,5-V-Stromquelle tun soll
Nein, bei 1 V beginnt der MOSFET kaum, sich einzuschalten. Schauen Sie sich das Datenblatt an: Der Rds ((on) ist bei Vgs = 4,5 V (und bei 10 V) angegeben, und damit sollten Sie ihn antreiben. Und ein 555 funktioniert nicht bei 1,5 V (überprüfen Sie sein Datenblatt). - obwohl Ihr Simulationsmodell dies könnte.
Sie sagen, Ihr Arbeitszyklus beträgt "70%", aber Ihre Wellenform beträgt etwa 30%. Wie Brian Drummand sagte, beträgt das Einschalten laut Ihrem eigenen Datenblatt MINIMAL 1 V (und nur 250 uA), aber MAXIMAL 2,2 V, dh der Hersteller sagt Ihnen "schwarz auf weiß", dass Ihr MOSFET möglicherweise 100% bleibt AUS bis zu einer Höhe von 2,2 V, sodass Ihr Design im Grunde DOA ist, wie Sie es sich vorgestellt haben.
@BrianDrummond fragen Sie bitte, ob es eine Schaltung gibt, die den Platz des 555-Timers in dieser Schaltung einnehmen kann?
@Atomique, es ist tatsächlich ein Arbeitszyklus von 70%, es ist zuerst AUS, dann EIN und so weiter
Sie könnten 2 Transistoren als astabilen Multivibrator aufrüsten. Das Ersetzen des 555 löst jedoch nicht das Problem der Gate-Treiberspannung.
@ tw.C4444 ist es möglich, dass der OUT-Pin von NE555 nicht genug Strom liefern kann, um den MOSFET einzuschalten? Eventuell wird ein Gate-Treiber benötigt.

Antworten (4)

Ich überprüfe auch das Datenblatt und weiß, dass Vgs (th) mindestens 1 V betragen muss, um den MOSFET einzuschalten

Nein, Sie lesen das Datenblatt falsch. Es besagt, dass einige FETs nur 1 Volt benötigen, um einen Drainstrom von 250 uA zu erhalten, andere jedoch 2,2 Volt.

Sie verwenden 1,5 Volt als Versorgungsspannung, Sie müssten also ziemlich viel Glück haben, wenn Sie Ihren FET auswählen, um einen zu erhalten, der in Ihrer Schaltung funktioniert. Es ist noch schlimmer als Sie denken, da Sie viel mehr als 250 uA wollen, was bedeutet, dass Sie eine noch höhere Gate-Spannung benötigen.

Vgs(th) nur zum Anfahren, um wirklich als Schalter zu dienen braucht man VGS = 4,5 V (siehe rds(on))

Sie müssen andere Schaltungen wie folgt ausprobieren

Aufwärtswandler 1,5 Volt Eingang 5 Volt Ausgang 200 mA, Aufwärtswandler 1,5 Volt Eingang 5 Volt Ausgang 10 mA, Aufwärtswandler 1,5 Volt Eingang 5 Volt Ausgang 500 mA, Aufwärtswandler 1,5 Volt Eingang 5 Volt Ausgang 300 mA


Frage: "MOSFET hat bei Vgs(th) keine ausreichende Spannung erhalten, um einzuschalten ... welche Korrektur"
Antwort: Da es einen Oszillator gibt, machen Sie eine Ladungspumpe (Spannung doppelt oder dreifach). Schalten Sie dann diese Spannung auf das FET-Gate.

Eine Sache, die Sie versuchen können, nur um es auf dem Simulator zu sehen, ist:
Verschieben Sie den Arbeitspunkt, indem Sie zwei Widerstände und einen Kondensator
1,5 V hinzufügen - Ra - (X) - Rb - GND, (X) - FET Gatter, (X)--Cx--555-Ausgang.

Wenn Sie es jemals schaffen, es zu starten, fügen Sie Oring-Dioden von 1,5 VDC / Ausgang zu VCC hinzu. Denken Sie daran, dass dies Ihre Startherausforderungen erschweren wird, aber Ihr Gate-Antrieb wird viel stärker sein, sobald er betriebsbereit ist. Denken Sie daran, Shottky-Dioden zu verwenden.

Bearbeiten: Sie könnten einen Transiator verwenden (fügen Sie einen Vorwiderstand mit der Basis hinzu). Sie benötigen nur 0,7 V, um einen 2222a zu betreiben.

Probleme beim Schalten von MOSFET für Aufwärtswandler
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