Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Obliczanie czasu przeładowania bramki tranzystora MOSFET

squeze 14 Maj 2013 09:03 3690 3
  • #1 14 Maj 2013 09:03
    squeze
    Poziom 12  

    Poszukiwałem informacji (wzoru) do obliczania czasu przeładowania bramki MOSFET-a

    Znalazłem kilka prosiłbym bardziej doświadczonych o ewentualne zrewidowanie.

    t=(Qg*Ug)/Ig

    Qg - całkowita pojemnośc bramki w Kulombach
    Ug - napięcie na bramce
    Ig - prąd bramki

    Inny wzór jaki spotkałem to: t=(Ciss*Ug)/Ig

    Ciss - Pojemność wejściowa bramki w Faradach

    Na jakimś blogu (http://modularcircuits.tantosonline.com/blog/articles/h-bridge-secrets/h-bridge_drivers/) widziałem wersję t=(Ciss*Ug)/Is

    Zamiast Ig (prądu bramki) był prąd źródła (Is) co uważam za pomyłkę tzn, prąd źródło-drem na wpływ na pojemność ale zdecydowanie większy wpływ ma prąd bramki. Więc ten "twór" raczej odrzucam.


    Raz tu na forum widziałem wzór t=Qg/Ig

    Który ze wzorów jest jest poprawny?

    Biorąc pod uwagę dane tranzysotra IRFZ44N
    Qg = 63nC
    Ciss = 1470pF

    Ug = 12V
    Ig = 100mA

    Według pierwszego wzoru t = 7,56us licząc drugim wzorem t = 176,4ns różnica jest kolosalna, trzeci wzór daje nam 630ns (coś pośredniego między wzorem 1 i 2)

    Nie mam oscyloskopu bo bym złożył testowy układ i może podejrzał jak to wygląda w rzeczywistości :)

    1 3
  • #2 14 Maj 2013 14:01
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Żaden, na dobrą sprawę.
    Popatrz na pierwszy - jednostki [C; V; A] się nie zgadzają.
    Podstawowe wzory:Q=It=UC
    Dlatego jeśli już, to jakiś sens ma wzór t=(Ciss*Ug)/Ig tożsamy z t=Qg/Ig.
    Tyle, że to ma sens gdy I ma stałą wartość, a U to przyrost (spadek) napięcia napięcia na pojemności bramki (roz)ładowanej w czasie t prądem I o stałej wartości. Ale prąd nie ma stałej wartości, pojemność też.
    Podstawiając dane do wzorów musisz wiedzieć co robisz, bo Q we wzorze trzecim (dane katalogowe) nie jest równe Ciss *Ug z wzoru drugiego (Twoje dane rzeczywiste).
    Czasem łatwiej jest operować stałą RC i wzorem na napięcie kondensatora w czasie, rozładowywanego przez rezystancję.

    0
  • #3 14 Maj 2013 22:06
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    t=(Qg*Ug)/Ig
    Zły.
    Cytat:
    Inny wzór jaki spotkałem to: t=(Ciss*Ug)/Ig
    Ciss - Pojemność wejściowa bramki w Faradach

    Liczenie w ten sposób to bardzo popularny błąd, daje mocno zaniżone wyniki.
    Cytat:
    Raz tu na forum widziałem wzór t=Qg/Ig
    Najbliższy prawdy, da wartość za dużą, można stosować do bardzo zgrubnego oszacowania, rzeczywista wartość może wyjść kilkukrotnie mniejsza.

    Żeby to porządnie policzyć trzeba podzielić włączanie tranzystora na 4 etapy i każdy liczyć oddzielnie, podobnie wyłączanie (prądy zazwyczaj są inne).
    Mimo że podczas przeładowania pojemności bramki, prąd i pojemność się zmienia, można to policzyć w prosty sposób, przyjmując średnia wartość pojemności (jak opisano w dokumencie poniżej).

    Dane trzeba brać brać nie z tabelki ale z wykresów C(Vds) Vgs(Qg) (rys 5 i 6 dokumentacji IRFZ44n)

    Tak odbywa się włączenie tranzystora przy obciążeniu indukcyjnym:

    1. Etap. Ładuje się Ciss która składa sie z dwóch pojemności Cgs stałej i Cgd nieliniowej, napięcie Ugs rośnie, od zera, do napięcia progowego bramki - to czas opóźnienia kiedy w obwodzie D-S nic się nie zmienia.

    2. Etap. Tranzystor zaczyna przewodzić prąd drenu rośnie, od zera do wartości maksymalnej (wyznaczonej przez zewnętrzny obwód) napięcie na bramce zmienia się od Vgs(th) do wartości tzw. Miller plateau, prąd bramki ładuje pojemność Ciss.

    3. Etap. Napięcie na bramce pozostaje stałe (Miller plateau) napięcie na drenie spada, prąd bramki przeładowuje pojemność Cgd (pojemność jest mała ale napięcie zazwyczaj duże).

    4. Etap. Tranzystor jest włączony, w obwodzie D-S nic się nie zmienia, ładuje się Ciss - ale pojemność ma inną niż powyżej, napięcie na Ugs dalej rośnie, do wartości takiej jaką daje układ sterujący bramkę.

    Przy obciążeniu rezystancyjnym etap 2 i 3 łączą się w jeden.

    Jeśli ktoś chce policzyć czas przełączania tranzystora (np do liczenia strat mocy) interesują go tylko etapy 2 i 3 a licząc t=Qg(tot)/Ig wrzuca 1,2,3,4 do jednego worka nie uwzględniając że Cgd w każdym z nich ma inną wartość przez co błędy są duże.

    Jeśli ktś chce policzyć czas od zmiany stanu driver'a do włączenia tranzystora, liczy 1,2,3 bez 4 .

    Dokładniejsze szczegóły Tu

    0
  • #4 15 Maj 2013 00:19
    squeze
    Poziom 12  

    Bardzo dziękuję za wyczerpującą odpowiedź.
    Nie chcę liczyć dokładnie ale mieć chociaż pojęcie czego się spodziewać, jeśli wyjdzie mi zawyżona wartość to lepiej mieć 50% zapasu niż 50% braku ;)

    A chcę znać orientacyjnie czasy ładowania przy obliczaniu częstotliwości dla PWM tak by praca tranzystora w układzie była w miarę optymalna.

    Jeszcze raz dziękuję.

    0