Tentukan kecepatan switching MOSFET
Jawaban:
Dari sudut pandang sirkuit penggerak, gerbang tampak seperti kapasitor ke sumbernya. Ini sebenarnya memiliki beberapa kapasitansi ke saluran pembuangan juga, tetapi yang telah diperhitungkan dalam angka biaya gerbang total. Anda tahu tegangan yang harus diubah oleh gerbang dan muatan yang harus ditransfer untuk mencapai itu. Dari sana, sangat mudah untuk menghitung kapasitansi yang setara: Farads = Couloumbs / Volt. Setelah Anda memiliki kapasitansi, konstanta waktu R * C memberi Anda beberapa gagasan seberapa cepat gerbang akan membunuh diberi masukan langkah di sisi lain dari resistor gerbang. Untuk mencapai 90% dari tegangan gerbang akhir, misalnya, dibutuhkan konstanta waktu 2,3.
Ketika FET sebenarnya "switch" lebih rumit. FET tidak akan tiba-tiba berubah dari penuh ke penuh pada tegangan gerbang tertentu, tetapi ada tegangan gerbang di mana perubahan bertahap kecil akan membuat perbedaan paling besar dalam karakteristik output FET. Anda harus memutuskan seberapa penuh dan seberapa penuh "switching" benar-benar berarti, dan kemudian memutuskan kisaran tegangan gerbang apa yang mewakili. Kemudian Anda dapat menggunakan model RC yang setara untuk memutuskan seberapa cepat input langkah akan menyebabkannya melintasi wilayah ini. Misalnya, jika Anda memutuskan sebagian besar switching terjadi antara 20% dan 80% dari tegangan gerbang, maka itu akan menjadi konstanta waktu 1,4.
Sebagian besar tindakan switching terjadi ketika tegangan gerbang plateaus pada tegangan ambang Vgsth, di mana titik tegangan drain turun dengan cepat dan apa yang disebut efek Miller menjaga ambang batas di sana sampai drain mencapai minimum:
(dari https://web.archive.org/web/20120324165247/http://www.ti.com/lit/ml/slup097/slup097.pdf )
Sebagai contoh praktis, katakanlah Anda memiliki IRL540N yang Anda kendarai dengan sumber 5V dengan resistansi seri 100 ohm.
Ambang gerbang ditentukan antara 1 dan 2 V. Ini berarti bahwa arus pengisian gerbang adalah 30-40mA. Total biaya gerbang ditentukan pada <74nC, jadi Anda berbicara tentang waktu switching maksimum t = Qmax / Imin = 74nC / 30mA = 2.47usec.
Mengapa tidak menggunakan resistor gerbang dengan tahanan nol?
Beberapa alasan:
Induktansi sumber parasit dalam MOSFET dapat menyebabkan osilasi frekuensi tinggi, atau setidaknya turnon yang sangat kurang
Anda biasanya ingin menyetel waktu nyala tepat dengan alasan EMI.
Dan dalam drive setengah jembatan, Anda biasanya menggunakan dioda secara paralel dengan resistor nyalakan sehingga mematikannya cepat tapi nyala lambat. Kalau tidak, Anda bisa mendapatkan shoot-through, karena alasan di luar cakupan posting ini. (Jika saya punya waktu, saya akan menulis entri blog tentang itu dan memposting tautannya.)