Comment puis-je déterminer la vitesse de commutation d'un MOSFET, avec Qg (charge de grille), Vgs (tension de jonction GS) et résistance de grille donnés? Comment dois-je déterminer la valeur requise de la résistance de grille?
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Du point de vue du circuit de pilotage, la grille ressemble à un condensateur à la source. Il a également une certaine capacité au drain, mais cela a été pris en compte dans le chiffre de charge totale de la porte. Vous connaissez la tension que le portail doit changer et la charge qui doit être transférée pour y parvenir. De là, il est simple de calculer la capacité équivalente: Farads = Couloumbs / Volt. Une fois que vous avez la capacité, la constante de temps R * C vous donne une idée de la vitesse à laquelle la porte va pivoter étant donné une entrée pas à pas de l'autre côté de la résistance de la porte. Pour atteindre 90% de la tension de grille finale, par exemple, il faut 2,3 constantes de temps.
Lorsque le FET "commute" réellement, c'est plus délicat. Le FET ne passera pas brusquement de plein à plein à une tension de grille particulière, mais il existe une tension de grille à laquelle un petit changement incrémentiel fera la plus grande différence dans la caractéristique de sortie du FET. Vous devez décider à quel point la commutation est activée et désactivée, puis décider de la plage de tension de grille que cela représente. Ensuite, vous pouvez utiliser le modèle RC équivalent pour décider de la vitesse à laquelle une entrée pas à pas la fera traverser cette région. Par exemple, si vous décidez que la plupart des commutations se produisent entre 20% et 80% de la tension de grille, alors ce serait 1,4 constantes de temps.
La majeure partie de l'action de commutation se produit lorsque les plateaux de tension de grille à la tension de seuil Vgsth, moment auquel la tension de drain chute rapidement et l'effet dit Miller maintient le seuil jusqu'à ce que le drain atteigne son minimum:
(depuis https://web.archive.org/web/20120324165247/http://www.ti.com/lit/ml/slup097/slup097.pdf )
Juste pour un exemple pratique, disons que vous avez un IRL540N que vous conduisez avec une source 5V avec une résistance de série de 100 ohms.
Le seuil de la porte est spécifié entre 1 et 2 V. Cela signifie que le courant de charge de la porte serait de 30 à 40 mA. La charge totale de la porte est spécifiée à <74nC, vous parlez donc d'un temps de commutation maximum de t = Qmax / Imin = 74nC / 30mA = 2,47usec.
Plusieurs raisons:
l'inductance de source parasite dans le MOSFET peut provoquer des oscillations à haute fréquence, ou au moins un turnon fortement sous-amorti
Vous souhaitez généralement régler l'heure d'activation de manière appropriée pour des raisons EMI.
Et dans un entraînement à grille en demi-pont, vous utilisez généralement une diode en parallèle avec la résistance de mise en marche de sorte que la mise hors tension soit rapide mais la mise sous tension lente. Sinon, vous pouvez vous faire tirer dessus, pour des raisons qui dépassent le cadre de cet article. (Si j'ai le temps, j'écrirai un article de blog à ce sujet et posterai un lien vers celui-ci.)
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