Mosfet+AVR+PWM pytanie o częstotliwość

Konstrułuje pewien układ, w którym będe wykorzystywał PWM. Do ich wysterowanie używam tranzystora polowego BUZ10 (otwiera się przy 3,8[V] wszytskie parametry pasują idealnie) ale mam pewne wątpliwości.
1. Czy uda mi się osiągnąć częstliwość rzędu około 15kHz? (czytałem o pazożytniczych pojemnościach ale ze szkolnego wzoru wyszło mi że naładowanie kondensatora będzie trwać ok 5 mikrosekund)
2. Czy tranzystor będzie się bardzo grzać? (Wydaje mi się, że przez jakiś mały okres czasu PWM będzie zwarte do masy do czasu naładowania pazożytniczej pojemności, ale zmierzyłem na procesorze prąd zwarcia, wyszło ok. 70mA więc teoretycznie nie powinien się mocno grzać).
3. Na jakiej zasadzie liczymy moc strat tranzystrów polowych MOSFET bo wyczytałem, że najwięcej energii jest tracone podczas ładowania pojemności. Dlaczego tak się dzieje. Czy tę moc możemy obliczyć biorąć całkę z I*U na tej pasożytniczej pojemności.

Pozdrawiam

Nie jestem w tej dziedzinie wybitnym specjalistą ale mam wątpliwości co do poprawnego działania układu który chcesz wykonać.

Po pierwsze napięcie otwierania tego MOSFETa.
W specyfikacji faktycznie jest podana wartość koło 3V ale jest to zdaje się napięcie progowe przy którym tranzystor dopiero zaczyna się otwierać. Do pełnego otwarcia potrzebne jest dużo wyższe napięcie. Na wyjściu mikrokontrolera będzie pewnie poniżej 5V i to może być za mało (zależy od egzemplarza BUZa) by w pełni otworzyć ten tranzystor. Jeżeli tranzystor nie będzie w pełni otworzony to większa będzie jego rezystancja i tym samym straty w czasie przewodzenia.

Druga sprawa to czas przeładowywania pojemności.
Jak wiesz aby zmienić stan pracy takiego tranzystora trzeba zmienić napięcie przyłożone miedzy bramką a źródłem a wiec przeładować znajdująca się tam pojemność. Aby ograniczyć straty podczas przełączania i umożliwić prace z dużą częstotliwością należy zrobić to jak najszybciej. Po prostu w czasie przełączania do bramki trzeba doprowadzić prąd o jak największej wartości. I tu jest problem bo wyjścia mikrokontrolera mają małą obciążalność prądową. Powyżej 40mA mogą ulec uszkodzeniu. Trzeba zastosować rezystor, który ograniczy prąd ale spowoduje to zwiększenie czasu przełączania.

Dobrze było by zastosować jakiś układ pośredniczący np. dedykowany do MOSFETów driver lub choćby kilka tranzystorów (np. układ z wtórnikiem symetrycznym). Choć jak nie zamierzasz przełączać dużych prądów (ale po co wtedy taki MOSFET) i nie zależy Ci na dużych częstotliwościach to nie jest to konieczne.

Trzeba by też jakoś rozwiązać problem zbyt niskiego napięcia czyli albo wybrać tranzystor który przy 5V jest już wystarczająco otwarty albo doprowadzić do drivera wyższe napięcie.

No i pamiętaj, że jak będziesz sterować jakimś obciążeniem indukcyjnym (np. silnikiem, cewką przekaźnika itp.) to miedzy zaciskami tego obciążenia należy wstawić spolaryzowaną zaporowo diodę (przy innym typie obciążenia też na pewno ona nie zaszkodzi).

Co do strat na tranzystorach MOSFET...
W trakcie przewodzenia bardzo mała jest rezystancja miedzy drenem a źródłem czyli tam gdzie wtedy płynie prąd. Spadek napięcia na tej rezystancji jest niewielki. Straty mocy również. Jednak w trakcie przełączania rezystancja ta stopniowo zmienia się, np. podczas wyłączania zwiększa się w kierunku maksymalnej przy której tranzystor uznaje się za wyłączony. W wyniku tego stopniowo zmniejsza się prąd płynący przez tranzystor ale jednocześnie zwiększą się spadek napięcia na nim. Wartość mocy będącej przecież iloczynem tego prądu i napięcia (bądź jak kto woli iloczynem kwadratu prądu i rezystancji) jest coraz większa aż osiągnie maksimum po czym maleje do zera czyli do momentu gdy prąd całkowicie przestanie płynąć a napięcie miedzy drenem źródłem osiągnie wartość maksymalną. Analogicznie w czasie załączania.

Nie chodzi więc wcale o żadne stary na pojemności a o straty na rezystancji w głównym torze prądowym. Aby je ograniczyć trzeba jak najbardziej zmniejszyć czas przełączania. No i im większa częstotliwość tym więcej przełączeń w tym samym czasie wiec większe straty na przełączanie.

kingbright Jeśli napięcie sterujące tranzystor ma 5V to BUZ10 niespecjalnie się do tego nadaje. Nie otworzy się w pełni przy tym napięciu Ugs. Do takich napięć stosuje się tranzystory Logic Level o obniżonym napięciu Ugs. Częstotliwość 15kHz jest możliwa do osiągnięcia. Ale musisz jakiś driver do tego zastosować czy to w postaci układu scalonego np. TC429 czy choćby dwóch tranzystorów. Driver TC429 możesz zasilać np. z 12V dzięki temu i BUZ10 może być sterowany poprawnie.