בחירת מנהל התקן עבור MOSFET (חישוב לדוגמא לפי פרמטרים)

בקרת שערים FET היא היבט חשוב בפיתוח של כל מכשיר אלקטרוני מודרני. לדוגמא, כאשר משתמשים רק במתג ההפעלה התחתון בממיר דופק, וההחלטה מתקבלת לטובת שימוש בנהג בודד בצורה של מעגל מיקרו מיוחד, יש לפתור את בעיית בחירת הנהג המתאים כך שהוא יכול לעמוד בתנאים הבאים.

ראשית, הנהג יצטרך לספק פתיחה וסגירה אמינים של המפתח שנבחר. שנית, יש לעמוד בדרישות למשך זמן נאות של הקצוות המובילים והנגררים במהלך המעבר. שלישית, אין להעמיס על הנהג עצמו בזמן שהוא עובד במעגל.

בשלב זה רצוי להתחיל בניתוח הנתונים מהתיעוד עבור טרנזיסטור אפקט השדה, ומתוכם לקבוע מהם מאפייני הנהג. לאחר מכן, נותר לבחור שבב נהג ספציפי מאלו המוצעים בשוק.

המשרעת של מתח השליטה היא 12 וולט

בגיליון הנתונים על טרנזיסטור אפקט השדה יש ​​פרמטר Vgs (ה) - זהו המתח המינימלי בין השער למקור בו הטרנזיסטור כבר יתחיל להיפתח בשקט. בדרך כלל ערכו הוא בתוך 4 וולט.

יתרה מזאת, כאשר המתח בשער עולה לכ- 6 וולט, תופעה כמו "מישור מילר" בוודאי תתבטא, והיא מורכבת מכך שבמהלך פתיחת הטרנזיסטור, כתוצאה מההשפעה המושרה של מתח האירוע על הניקוז, קיבול מקור השער הוא באופן זמני כאילו יגדל, ולמרות שהתריס ימשיך לקבל טעינה מהנהג, המתח עליו יחסית למקור לא יגדל עוד זמן.

עם זאת, לאחר התגברות על מישור מילר, מתח השער ימשיך לעלות ליניארית, וזרם הניקוז יגיע באופן ליניארי למקסימום בזמן לרגע בו מתח השער הוא בערך 7-8 וולט.

מכיוון שתהליך הטעינה של כל קיבולת מתרחש באופן אקספוננציאלי, כלומר בסופו הוא תמיד מאט, ואז לצורך טעינת תריס מהירה יותר, כדי לא לעכב את תהליך פתיחת הטרנזיסטור, מתח המוצא של הנהג Uupr נחשב ל 12 וולט. ואז 7-8 וולט - זה יהיה רק ​​63% מהמשרעת, אליהם המתח יגדל כמעט באופן ליניארי למשך זמן שווה ל- 3 * R * סיס, כאשר סיס הוא קיבול השער הנוכחי, ו- R הוא ההתנגדות בקטע מקור השער.

טעינת שער מלאה Qg

בבחירת מתח הנהג נלקחת בחשבון טעינת השער הכוללת Qg. זהו מקום של פשרה בין זרם השיא של נהג ה- Imax לזמן הפתיחה של הטרנזיסטור Tvcl. ראשית, הם מזהים את מטען השער המלא Qg, אותו יצטרך הנהג להעביר לשער בתחילת כל מחזור הפעלת מקשים, ובסיום כל מחזור, הסר אותו מהתריס.

אנו מוצאים את מטען השער המלא על פי הגרף מגליון הנתונים, כאשר בהתאם למתח שהונח במקור על הניקוז, Qg ב 12 וולט Uupr יהיה שונה.

כמה זמן צריך להטעין את התריס במלואו - זה באמת תלוי כמה זמן לוקח לחזית פתיחת טרנזיסטור הכוח, או לאיזה נהג זמין. מנהל ההתקן שתבחר יצטרך להיות האפשרויות המתאימות לזמן עלייה ושעת נפילה.

אך מכיוון שהחלטנו שנבחר את הנהג בהתבסס בעיקר על צרכי המעגל המפותח, נתחיל בחישוב מהזמן שלוקח לטרנזיסטור להיפתח (או לסגור) באופן מלא. אנו מחלקים את מטען השער Qg בערך הזמן הנדרש לפתיחה (או סגירה) של המקש T על (כבוי) - אנו מקבלים את הזרם הממוצע שיוצא מהנהג שעובר דרך השער:

Iav = Qg / Tincl.

שיא הנהג Imax הנוכחי

מכיוון שבסך הכל, תהליך טעינת התריס מתרחש כמעט באופן אחיד, אנו יכולים להניח שזרם היציאה של הנהג יירד לכמעט אפס בזמן טעינת התריס במלואו (למתח Uupr). לכן אנו מניחים כי Imax הנוכחי של שיא הנהג שווה לערך כפול מהערך הנוכחי הממוצע: Imax = Iav * 2, אז הנהג בהחלט לא יישרף מעומס יתר על זרם הפלט. כתוצאה מכך אנו בוחרים את מנהל ההתקן על סמך Imax ו- Upr.

אם הנהג כבר עומד לרשותנו, ו- Imax הוא יותר מזרם השיא של הנהג. אנו פשוט מחלקים את המשרעת של מתח השליטה Uupr בערך של הנהג Imax הנוכחי המרבי.

על פי חוק אוהם, אנו מקבלים את ערך ההתנגדות המינימלית הדרושה לך במעגל השער כדי להגביל את זרם טעינת השער לזרם השיא המוצהר בגליון הנתונים עבור הנהג הקיים:

Rgate = נהג Upr / Imax

בגיליון הנתונים מצוין לפעמים הערך Rg - ההתנגדות של קטע מקור השער. חשוב לקחת זאת בחשבון, ואם מספיק ערך זה, אזי אין צורך בנגדן חיצוני. אם אתה צריך להגביל עוד יותר את הזרם, תצטרך להוסיף גם נגן חיצוני. כאשר מוסיפים נגן חיצוני, הדבר ישפיע על זמן פתיחת המפתח.

הפרמטר המוגבר R * Ciss לא אמור להוביל לחריגה ממשך הרצוי של הקצה המוביל, ולכן יש לחשב פרמטר זה.

באשר לתהליך נעילת המפתח, כאן החישובים מבוצעים באופן דומה. עם זאת, אם יש צורך כי משך זמן הקצוות המוליכים והנגררים של פולסי הבקרה נבדלים זה מזה, אז ניתן להניח שרשראות RD נפרדות על המטען ועל פריקת התריס על מנת להשיג קבועי זמן שונים להתחלה ולהשלמת כל מחזור עבודה. שוב, חשוב לזכור כי הנהג שנבחר יצטרך לקבל את הפרמטרים המינימליים המתאימים של זמן עלייה וזמן נפילה, אשר חייבים להיות פחות מהפרמטרים הנדרשים.

Comments

[#1 מנשיים רומיים]

תודה רבה על התיאור הברור של התהליך.