Làm cách nào để tăng tốc độ chuyển mạch mosfet và giảm tổn thất chuyển mạch?

Tôi hy vọng đây không phải là một câu hỏi quá rộng, nhưng thực tiễn tốt nhất để đạt được chuyển đổi nhanh trên MOSFET được điều khiển bởi tín hiệu PWM là gì?

Kiến thức hiện tại của tôi cho tôi biết tôi có thể làm hai điều:

1 - Để sử dụng tần số PWM thấp nhất có thể, bởi vì tổn thất chuyển đổi cao hơn ở tần số cao hơn.

2 - Lái cổng với dòng điện tối đa có thể, để vượt qua điện dung cổng càng sớm càng tốt. Để làm điều này, tôi tránh thêm một điện trở giữa MCU và cổng, hoặc thêm một bóng bán dẫn đa năng giữa MCU và mosfet, để tôi có thể lái cổng với dòng điện cao hơn.

Hiện tại, tôi có một PWM phải chạy ít nhất 100kHz bằng cách sử dụng mosfet IRLZ44 kênh N, vì vậy điểm đầu tiên không áp dụng được và điểm thứ hai không đủ để cung cấp cho tôi tổn thất chuyển đổi chấp nhận được. Mosfet của tôi quá nóng và tôi muốn tìm một giải pháp tốt hơn là sử dụng một tản nhiệt lớn hơn.

Tôi có nên tìm một mosfet tốt hơn? Hoặc có lẽ, tôi nên thử thêm một tụ điện bằng cách nào đó để khởi động khi tín hiệu PWM tăng, tăng dòng điện qua cổng? Hoặc có những cách khác để đạt được chuyển đổi nhanh hơn?

Cập nhật:

Tôi nghĩ rằng câu hỏi không cần một sơ đồ mạch ví dụ, nhưng ở đây nó:

Tôi đã nhận được mạch này dựa trên các câu hỏi khác mà tôi đã hỏi ở đây. Tôi đang sử dụng 5V và tải khoảng 1A. Như bạn thấy, tôi đang lái một máy biến áp. Trong cấu hình này, tôi có 10 Vpp trên máy biến áp sơ cấp và thứ cấp nâng nó lên 1500 Vpp.

Dựa trên những nhận xét và câu trả lời hiện tại, tôi thấy khá rõ ràng rằng sử dụng trình điều khiển là cách dễ nhất, rẻ nhất và đơn giản nhất để đạt được tổn thất thấp hơn. Nhưng nếu có cách cải thiện mạch mà không cần trình điều khiển, tôi sẽ thích thú tìm hiểu về nó.

1. cung cấp một mạch ổ đĩa cổng phù hợp có thể chìm / nguồn một dòng điện đủ cao và ở tốc độ xoay tốt (những người khác đã đăng về một gatedrive chuyên dụng)

2. Chọn chính xác đường cong phí cổng cổng điện trở của bạn (hoặc tổng điện dung cổng). Quá cao và bạn sẽ chuyển đổi chậm hơn và mất nhiều chuyển đổi hơn. Quá thấp và có khả năng đổ chuông điện (tăng tổn thất của bạn) và trường hợp tệ hơn ... thiết lập một osc xuyên

3. Nếu bạn đang chuyển đổi một tải cảm ứng KEEP thì độ tự cảm đi lạc giữa cực âm của diode freewheel và FET rất, rất thấp (không thấp đến mức thuận tiện như bạn có thể - bố trí lại nếu cần)

4. Một lần nữa, nếu bạn đang chuyển đổi tải quy nạp, đừng bỏ qua quá trình phục hồi ngược của diode. chọn một diode thích hợp

5. Giảm thiểu độ tự cảm dẫn nguồn cổng (cặp xoắn, ngắn), một lần nữa không ngắn để thuận tiện, ngắn nhất có thể.

6. nếu bạn đang chuyển đổi nguồn, hãy giảm thiểu độ tự cảm đi lạc vào tụ DClink số lượng lớn. Một lần nữa không ngắn để thuận tiện, nhưng càng ngắn càng tốt.

7. xem xét một số hình thức của thanh cái lamina wrt 5

Hoặc chọn MOSFET tốt hơn hoặc sử dụng trình điều khiển kéo đẩy như thế này: -

Lưu ý rằng chip này sử dụng các MOSFET giống hệt nhau trong giai đoạn đầu ra. Đây là một cái khác sử dụng FAN7842 từ Fairchild: -

Bạn cũng nên đảm bảo có đủ thời gian chết giữa một lần tắt và lần khác bật.

Cả hai thiết bị có thể được sử dụng để điều khiển các đầu ra MOSFET đơn nếu cần. Đây là một trong những ổ đĩa MOSFE cao cấp: -

Tránh các thiết bị kênh P sẽ giúp bạn kiếm được một vài phần trăm hiệu quả hơn (cảnh báo về thể loại). Đây là một bộ hình ảnh hữu ích để đưa ra ý tưởng khác.

Như Andy aka khuyên, có rất nhiều trình điều khiển MOSFET tích hợp có sẵn và chúng hoạt động thực sự tốt với tối thiểu các bộ phận.

Nhưng trong trường hợp bạn muốn thiết kế một lần với các phần rời rạc, thì đây là điểm khởi đầu: (Công tắc đại diện cho vi điều khiển của bạn hoặc bất cứ điều gì đang thúc đẩy sự sắp xếp này)

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Q1 và Q2 là một cặp theo dõi đẩy. Đầu ra của chúng (tại cổng của M1) được giữ ở cùng mức điện áp với đầu vào (modulo điện áp phát cực gốc), nhưng mức tăng hiện tại của BJT nhân với dòng điện có sẵn từ đầu vào.

Do đó, bạn sẽ cần một cái gì đó được kết nối với đầu vào có thể lên đến điện áp cổng bạn muốn sử dụng. Nếu bạn đang sử dụng một vi điều khiển, điện áp đầu ra của nó có thể sẽ là 3,3V hoặc 5V. Bạn có thể tìm thấy các MOSFET được thiết kế để hoạt động ở các điện áp cổng này, nhưng hầu hết các MOSFE công suất hoạt động tốt nhất với thứ gì đó giống như 12V, vì vậy bạn sẽ muốn thêm tính tuần hoàn bổ sung để thực hiện chuyển đổi điện áp. Xem lái xe phía thấp của cầu mosfet với 3,3V , bao gồm trình điều khiển cổng MOSFET rời rạc phức tạp hơn.

Ổ đĩa cổng tốt là một bước đi đúng hướng và đã được nêu trong các câu trả lời khác. Bây giờ là lúc để xem xét T1. Sẽ có một số điện cảm rò rỉ giữa mỗi chân của CT chính. Khi bạn tắt Q5 hoặc Q6, dòng điện bị hỏng. Điện áp được lưu trữ trong cuộn cảm rò rỉ sẽ đi vào các xung điện áp cao khủng khiếp trong mạch của bạn .Bạn phải đối phó với điều này để ngăn chặn sự thất bại của Mosfet. Khi bạn cắm các số liệu sân bóng cho năng lượng cảm ứng này mà trên mạch của bạn đang lãng phí và nhân lên theo tần số để ước tính tổn thất điện năng, bạn sẽ thấy những tổn thất này là xấu. Vì vậy, hãy cố gắng phục hồi sự lãng phí cung cấp năng lượng để hạn chế các xung điện áp và giữ cho các mosfet luôn mát mẻ. Một cách đơn giản để phục hồi năng lượng này là xây dựng snubber thụ động của bạn đốt cháy điện thành điện trở để máy bay không thổi nữa. Sau đó tối ưu hóa các dạng sóng.