Comment concevoir la valeur de la résistance de grille?

Voici la fiche technique du pilote IC sur lequel je travaille (LM5112).

Voici le schéma d'application du module.

Fondamentalement, c'est le circuit pilote GATE pour le MOSFET avec un signal PDM en entrée. Je cherche comment calculer la valeur de la résistance d'entrée MOSFET (R3)?

Tension d'entrée MOSFET (VDS) = 10 V La puissance de sortie requise est de 200 W.

Des questions:

1) Comment calculer la résistance d'entrée MOSFET?

2) Quels sont les facteurs affectant le calcul de la résistance d'entrée MOSFET?

3) Quelle sera la valeur de résistance maximale et minimale possible et l'effet dans le circuit si la valeur de la résistance est modifiée (augmentée ou diminuée)?

Veuillez me faire savoir si des informations supplémentaires sont nécessaires.

Si vous avez sélectionné ce pilote, qui a un courant de sortie énorme (7A), je suppose que vous avez besoin de ce courant de commande de porte pour commuter un très gros FET très rapidement.

La résistance de grille ne fera que ralentir les choses en réduisant le courant d'attaque de la grille, donc sa valeur optimale est de zéro ohms. Sa valeur maximale dépend de pertes de commutation acceptables (une commutation plus lente entraîne plus de pertes de commutation).

La résistance de grille peut cependant avoir des utilisations:

• Ralentissez la commutation pour réduire les interférences électromagnétiques. Mais dans ce cas, vous pouvez également utiliser un pilote plus faible (moins cher).
• Réduisez la pointe de courant tirée de l'alimentation pendant l'activation du MOSFET. Si le découplage local n'est pas suffisant, ce courant pourrait faire s'affaisser le VCC, déclenchant l'UVLO de la puce. Heureusement, le brochage de la puce permet d'obtenir facilement un découplage à faible inductance.
• Dans le cas où la disposition est sous-optimale avec une longue trace de porte. Cela ajoute une inductance dans la grille qui peut provoquer l'osillation du MOSFET. Une résistance amortira les oscillations, au prix d'une commutation plus lente. C'est un peu un pansement, une disposition serrée est préférable.

Je conseillerais de mettre une empreinte de résistance au cas où, et de commencer avec un cavalier 0R.

Comprendre la porte d'un transistor MOSFET

Les MOSFET sont des dispositifs remarquables qui offrent de nombreux avantages lors de la conduite de diverses charges. Le fait qu'ils soient alimentés en tension et que lorsqu'ils sont allumés, ils ont de très faibles résistances en font l'appareil de choix pour de nombreuses applications.

Cependant, le fonctionnement de la porte est probablement l'une des caractéristiques les moins bien comprises pour beaucoup de concepteurs.

Regardons votre circuit MOSFET typique.

REMARQUE: je vais seulement illustrer les périphériques N-Channel ici, mais P-Channel fonctionne selon les mêmes mécanismes.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

$R_{GATE}$$R_{GATE}$

^{simuler ce circuit}

$R_g$$C_{GS}$$C_{GD}$

Pour compliquer encore les choses, ces capacités ne sont pas constantes et changent en fonction des tensions appliquées. Un exemple typique est illustré ci-dessous.

$C_{GS}$$C_{GD}$

$I_{gate} = V_{Gate}/(R_{source} + R_{GATE} + R_g)$

$R_{GATE}$$R_g$

$R_{GATE} = V_{Gate}/(I_{max})$

REMARQUE: Il est possible d'utiliser deux résistances de grille, avec des diodes associées si les limites de source et de puits sont différentes dans le pilote, ou s'il faut affiner les bords d'activation ou de désactivation.

Le timing est tout

Ok, maintenant vous pouvez peut-être voir pourquoi la résistance de grille est importante. Cependant, vous devez maintenant comprendre les implications de cette résistance de porte et ce qui se passe si elle est trop grande.

$R_{GATE}$$C_{GS}$$C_{GD}$

Analysons ce circuit simple.

Ici, j'ai choisi un MOSFET typique qui a une résistance d'entrée d'environ 2,5 ohms. Avec le drain court-circuité au sol comme indiqué ci-dessus, les traces suivantes peuvent être tracées au bord ascendant des pules.

$R_{Gate}$

Le front descendant de l'impulsion est, sans surprise, similaire.

Ok alors appliquons une petite tension, 1V, à la grille, avec une résistance de charge de 1 Ohm.

Il y a trois choses que vous devez noter dans les traces ci-dessus.

1. $V_{D}$$C_{GD}$$C_{GD}$

2. $R_{GATE}$

3. Si vous avez un œil d'aigle, vous pouvez également remarquer une légère déviation dans I (R_GATE) lorsque le MOSFET s'allume.

Ok maintenant laissez-moi vous montrer une tension plus réaliste avec 10V et 10 Ohms sur la charge.

$V_{gs}$

$V_{GS}$$C_{GD}$$C_{GD}$$C_{GD}$$C_{GS}$$V_{GS}$

À ce stade, quelque chose aurait dû vous apparaître. C'est...

Le délai d'activation change avec la tension de charge!

$C_{GD}$

Permet de l'accélérer au maximum que cet appareil peut gérer, 300V, toujours avec une charge de 1A.

Notez que le plat est maintenant TRÈS long. L'appareil reste en mode linéaire et prend beaucoup plus de temps pour s'allumer complètement. En fait, j'ai dû étendre la base de temps de cette image. Le courant de grille est maintenant maintenu pendant environ 6uS.

En regardant l'heure d'arrêt, c'est encore pire dans cet exemple.

$C_{GD}$

Cela signifie que si vous modulez la puissance d'une charge, la fréquence à laquelle vous pouvez la piloter dépend fortement de la tension que vous commutez.

Quel genre de travaux à 100Khz à 10V ... avec un courant de grille moyen d'environ 400mA ...

N'a pas d'espoir à 300V.

À ces fréquences, la puissance dissipée dans le MOSFET, la résistance de grille et le pilote sera probablement suffisante pour les détruire.

Conclusion

Outre les simples utilisations à basse fréquence, les MOSFETS à réglage fin pour fonctionner à des tensions et des fréquences plus élevées nécessitent un développement considérable afin d'extraire les caractéristiques dont vous pourriez avoir besoin. Plus vous montez, plus le pilote MOSFET doit être puissant pour que vous puissiez utiliser le moins de résistance de grille possible.