Wie passt man den Gate-Treiber an den Leistungs-MOSFET an?

Die zum Ansteuern der Mosfets erforderliche Leistung ist von der vom IR2110-Treiber verbrauchten Leistung getrennt. Die Leistungsfähigkeit des Fahrers ist eigentlich nicht vollständig dokumentiert. IR hat den Chip für spezifische Transistor- und Widerstandskombinationen entworfen und dokumentiert. Da Ihr Transistor nicht aufgeführt ist, müssen Sie entweder einen alternativen Weg finden, um die Verlustleistung zu berechnen; Andernfalls müssen Sie ein Diagramm (im Datenblatt) finden, das einen Transistor mit einem Qg hat, der nicht kleiner als Ihr ist, und den gleichen Widerstand. Das Problem beim zweiten Ansatz ist, dass Datenblätter davon ausgehen$T_A$beträgt 25 °C, sofern nicht anders angegeben. Sie geben in Ihrem Problem nicht an, wie hoch die Umgebungstemperatur des Raums ist, und daher ist es unmöglich, die Fähigkeit "richtig" zu definieren.

Ich gebe Ihnen einen allgemeinen Weg, um die Leistung zu schätzen.

Wir können den Widerstand der Treiber-Mosfets im IR2110 abschätzen. Diese sind die Hauptwärmequelle in diesem Chip. Wir machen uns nur Sorgen um das Worst-Case-Szenario, bei dem der Chip beschädigt wird und$T_J >= 125C$Ich sehe keine Daten für 150 ° C, daher liegt unsere maximale Schätzung bei 125 ° C.

Die Daten, die wir zur Abschätzung des Widerstands benötigen, sind der Kurzschlussstrom.

Der typische Kurzschlussstrom ist laut Datenblatt in den Diagrammen 26 und 27 zu finden. Diese zeigen einen „typischen“ und „minimalen“ Kurzschlussstrom von 1,5 bis 2,0 A an$T_J=125C$Wir müssen das Worst-Case-Szenario wählen, d. h. den maximalen Widerstand (und im Allgemeinen die maximale Verlustleistung). Wir wählen also den Kurzschlusswert von 1,5 A und 15 V / 1,5 A = 10 Ohm.

Daher bedeutet das Worst-Case-Szenario, dass Sie beim Kauf eines IR2110 den schlechtesten Chip erhalten, den der Hersteller herstellt, und er hat einen 10-Ohm-Widerstands-Mosfet im Chip. Da Sie einen 10-Ohm-Widerstand in Reihe mit dem Chip angeben, beträgt Ihr maximaler Treiberstrom 15 Volt/20 Ohm = 0,75 A.

Daher gibt Ihnen die Schaltung nicht die 1,37 A, die Sie erwartet haben, wenn es heiß ist. Es wird Ihnen etwa 54% von dem geben, was Sie erwarten. Entscheidend ist jedoch die tatsächliche Schaltzeit des Transistors.

Sie haben für den Gate-Treiber 270 nC bei 15 V angegeben. Die Mosfet-Plateauspannung ist mit 4,7 V angegeben. Auf diesem Spannungsplateau findet der größte Teil des leistungsverbrauchenden Einschaltereignisses statt. Wir können also die Einschaltzeit als (15 V - 4,7 V) / 20 Ohm * t = 270 nC abschätzen. Daher t ~ = 525 nSek. Die tatsächliche Zeit könnte etwas länger sein, aber ich müsste das Problem durch meinen nichtlinearen Schaltungssimulator laufen lassen, um ein genaues Ergebnis zu erhalten. Ich muss meine eigene Frage (ein anderer Thread) beantworten, bevor ich das tun kann. Also gebe ich stattdessen eine grobe Schätzung ab.

Zur Schätzung finde ich den durchschnittlichen Strom, der den Mosfet auflädt; die in den IR2110-Leistungs-FETs verbrauchte Wattleistung zu berechnen; dann wandle das in Joule um.

270nC / 525ns = 0.514A (average).
10 Ohms * (0.514**2) = 2.64 Watts
2.65Watts * 525ns = 1.39u Joule for turn on.
( Turn off... is probably about the same. )

Jeder Zyklus erwärmt also den IR2110 um etwa 2,8 Mikrojoule.

Sie sagten, Ihre Schaltung würde mit 100 kHz laufen. Da 10 us größer als 525 ns*2 sind, können wir die Leistung sicher auf der Grundlage von 2,8 Mikrojoule/Hz berechnen. Die verbrauchte Energie beträgt etwa 2,8e-6 * 100e3 = 0,28 Watt. Verdoppeln Sie das für zwei Transistoren.

Wir wollen also wissen, wie stark die Temperatur des Chips ansteigt: 0,56 W * 75 °C/W = 42 °C

Ich würde einen Anstieg der Temperatur des IR2110-Chips um 42 ° C schätzen, um Ihre beiden Mosfets mit 100 kHz anzutreiben.

Es wird auch Wärme aufgrund der Teile geben, die die Mosfets im IR2110 antreiben ... aber diese Erwärmung ist fast immer viel weniger als ein Viertel der Verlustleistung in Mosfet-Treibern. Also würde ich weitere 10 ° C als große Sicherheitsspanne hinzufügen, und ein schlecht gemachter Chip sollte im schlimmsten Fall immer noch nicht über 52 ° C steigen.

Da ich den Widerstand bei 125 ° C berechnet habe, würde ich sagen, dass der Chip Ihren Mosfet sicher auf 125-52 = 73 ° C bringen sollte. Es könnte in einer heißeren Umgebung funktionieren, aber es ist nicht sicher anzunehmen.

Es gibt kleinere Probleme mit meiner Analyse, aber es gibt keine einfache Möglichkeit, die Schätzung mit den Daten des IR2110 zu verbessern. Die Nichtlinearität des Widerstands der Mosfets muss berücksichtigt werden, aber ohne Simulator ist der Prozess fehleranfällig. Also, die Zahl, die ich Ihnen gebe, ist "im Stadion"