Xác định tốc độ chuyển mạch MOSFET
Câu trả lời:
Từ quan điểm của mạch lái xe, cổng trông giống như một tụ điện đến nguồn. Nó thực sự có một số điện dung cho cống, nhưng điều đó đã được tính đến trong tổng số phí cổng. Bạn biết điện áp cổng phải thay đổi và điện tích phải được chuyển để thực hiện điều đó. Từ đó, thật đơn giản để tính điện dung tương đương: Farads = Couloumbs / Volt. Khi bạn có điện dung, hằng số thời gian R * C cung cấp cho bạn một số ý tưởng về việc cổng sẽ quay nhanh như thế nào với một bước đầu vào ở phía bên kia của điện trở cổng. Để đạt 90% điện áp cổng cuối cùng, ví dụ, phải mất 2,3 hằng số thời gian.
Khi FET thực sự "chuyển đổi" là khó khăn hơn. FET sẽ không đột ngột chuyển từ đầy đủ sang đầy đủ ở một điện áp cổng cụ thể, nhưng có một điện áp cổng mà tại đó một thay đổi gia tăng nhỏ sẽ tạo ra sự khác biệt lớn nhất trong đặc tính đầu ra của FET. Bạn phải quyết định mức độ đầy đủ và mức độ "tắt" thực sự có nghĩa là gì, và sau đó quyết định dải điện áp cổng đại diện cho điều gì. Sau đó, bạn có thể sử dụng mô hình RC tương đương để quyết định mức độ nhanh chóng của một bước đầu vào sẽ khiến nó xoay quanh khu vực này. Ví dụ: nếu bạn quyết định hầu hết việc chuyển đổi xảy ra trong khoảng từ 20% đến 80% điện áp cổng, thì đó sẽ là hằng số thời gian 1,4.
Phần lớn các hành động chuyển mạch xảy ra khi các cao nguyên điện áp cổng ở ngưỡng điện áp Vgsth, tại đó điện áp cống giảm nhanh và hiệu ứng Miller được giữ ở đó cho đến khi cống đạt đến mức tối thiểu:
(từ http://www.ti.com/lit/ml/slup097/slup097.pdf )
Chỉ là một ví dụ thực tế, giả sử bạn có IRL540N mà bạn đang lái xe với nguồn 5V với điện trở sê-ri 100 ohms.
Ngưỡng cổng được xác định trong khoảng từ 1 đến 2 V. Điều này có nghĩa là dòng sạc cổng sẽ là 30-40mA. Tổng phí cổng được quy định ở mức <74nC, vì vậy bạn đang nói về thời gian chuyển đổi tối đa là t = Qmax / Imin = 74nC / 30mA = 2.47usec.
Tại sao người ta không sử dụng điện trở cổng với điện trở bằng 0?
Nhiều lý do:
Độ tự cảm nguồn ký sinh trong MOSFET có thể gây ra dao động tần số cao, hoặc ít nhất là một vòng quay bị thiếu nhiệt độ cao
Bạn thường muốn điều chỉnh thời gian bật phù hợp vì lý do EMI.
Và trong một ổ đĩa nửa cầu, bạn thường sử dụng một diode song song với điện trở bật để tắt tắt nhanh nhưng bật chậm. Nếu không, bạn có thể có được thông qua, vì lý do vượt quá phạm vi của bài này. (Nếu tôi có thời gian, tôi sẽ viết một mục blog về điều đó và đăng một liên kết đến nó.)