如何减慢MOSFET的开关时间?


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我的NMOS切换速度太快,无法适应我的应用程序。我正在向门中发送逻辑电平的方波(PWM)。对我而言,不幸的是,正如预期的那样,输出也是近方波。

如何使Vout更梯形?或以另一种方式说,我可以做的最简单的修改以降低输出的摆率?

注意:(Vin)是施加在NMOS栅极上的电压&(Vout)是在NMOS漏极上看到的电压。

在此处输入图片说明 在此处输入图片说明


只是一个注释,因为每个人都想知道。电阻代表50瓦负载,仅需脉冲0.5秒。但是,我不能打开得太快。
hassan789 2014年

鉴于最新信息,我删除了答案
Adam Head

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如果您要承受50 W的负载,则较慢的导通可能会导致MOSFET产生大量功耗。如果您可以对斜坡进行PWM,那将使其更容易。
尼克T

Answers:


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您对FET电阻的唯一控制是栅极-源极电压。您需要减慢该电压的变化。最常见的方法是在栅极处使用RC滤波器。在驱动源和设备栅极之间放置一个电阻,栅极的寄生电容将形成一个RC滤波器。电阻越大,开通和关断速度越慢。

如果电阻太大,则可能会产生噪声抗扰性问题(错误的栅极触发等),因此,超过某个电阻值(可能在10k-100k范围内)时,最好增加电容栅源以减慢开关速度进一步下降。

通常,我总是在所有FET上放置一个带下拉电阻的RC滤波器。这样可以控制上升时间,并提高了抗噪能力。

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

请记住,只要您的FET花费不完全“开”或“关”,它的损耗就会增加。如果打开,则设备两端的电压非常低。如果关闭,则设备没有电流通过。无论哪种方式,低损耗。但是,如果介于两者之间,则设备会同时看到电压和电流,这意味着在此期间其功耗要大得多。切换得越慢,损失就越大。在什么时候成为问题取决于FET,源极和开关频率。


关于未完全“打开”或“关闭” 电子设备,
。stackexchange.com/questions/265634/…

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米勒时间不够?只是扩展它。

Spehro在这里采用了正确的方法。我将骑着他的大衣尾巴,对这个想法进行一些扩展,因为对于这种事情来说,这是一个好主意。

CdggfsCdgCfb

在此处输入图片说明

VdrvVdsRgRLgfsCfbVgsVdsVdrv

RLsCfb(gfsRgRL+Rg+RL)+1

RgRLgfsCfb

RgRLVdrv-pkVccgfs

VdsVdrv-pk

在此处输入图片说明

CfbCfb


但是,如果我在Vgs上引入dV / dt(几乎是一个电压尖峰),它将仅暂时打开,对吗?
hassan789

@ hassan789嗯,dV / dt事件是一时或另一时的。它是通过Cfb从漏极到栅极的电荷注入,取决于Vcc和负载的真实性质。如果Vcc快速出现,并且负载具有电容元件dV / dt,可能足以引起一些传导。可以用dV / dt〜Vth /(RgCfb)对可容忍的dV / dt进行粗略估计。否则,dV / dt可能会使关断超出预期。只是需要注意。
gsills 2014年

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您可以在栅极上添加一个串联电阻。通常这样做是为了降低上升/下降时间,以减少EMI或防止过度的过冲。显然,这会增加开关损耗(但不会增加传导损耗),因此需要权衡取舍。除了使开关变慢之外,它还会增加延迟时间,因此请注意是否存在交叉传导或类似问题。

CGSCDGCDG


这样是否冒着无法完全打开FET的风险?
hassan789 2014年

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@ hassan789:假设方波在饱和之前不翻转,不。
伊格纳西奥·巴斯克斯

@ hassan789不,正如我所说的那样,它不会增加传导损耗。一段时间后的栅极电压将与没有电阻器时的栅极电压基本相同,因为栅极泄漏应该很小。当然,MOSFET 开关期间不会完全导通(增加功耗),但是我认为这就是您所要的。
Spehro Pefhany 2014年

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MOSFET的工作条件是什么?

当用作开关时,MOSFET大部分时间处于两种状态:

  • Vds
  • VdsId×Rds_onIdRds_on×Id2

VdsId×Vds

如果您打算通过设计使MOSFET更长地处于此第三状态,则必须确保其结温的升高不会使其超过该结温的最高允许温度。(可在数据手册中找到)降低MOSFET的压摆率必须仔细研究。

我不知道您要用它做什么。如果它是LED,并且您希望它变得越来越亮但又越来越慢,则最好在MOSFET的栅极上使用PWM并仍将其用作开关。如果PWM速度非常快,那么肉眼就不会注意到它。

同样的方法对于驱动电动机也是有效的。


实际上,对于我的应用程序,我试图利用其第三状态……我希望FET保持在第三状态的时间更长(我知道这意味着FET会烧毁)。但是它只会在很少的时间内处于线性状态
hassan789 2014年
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