اختيار برنامج تشغيل MOSFET (مثال على ذلك الحساب حسب المعلمات)

يعد التحكم في بوابة FET جانبًا مهمًا في تطوير أي جهاز إلكتروني حديث. على سبيل المثال ، عند استخدام مفتاح الطاقة المنخفض فقط في محول النبض ، واتخاذ القرار لصالح استخدام برنامج تشغيل فردي في شكل دائرة كهربائية دقيقة ، من الضروري حل مشكلة اختيار برنامج تشغيل مناسب حتى يتمكن من تلبية الشروط التالية.

أولاً ، سيحتاج السائق إلى توفير فتح وإغلاق موثوقين للمفتاح المحدد. ثانياً ، من الضروري الامتثال لمتطلبات مدة كافية من الحواف الأمامية والخلفية أثناء التبديل. ثالثًا ، يجب عدم زيادة تحميل السائق نفسه أثناء العمل في الدائرة.

في هذه المرحلة ، من المستحسن أن نبدأ بتحليل البيانات من الوثائق الخاصة بترانزستور التأثير الميداني ، ومن هذه العوامل لتحديد خصائص برنامج التشغيل. بعد ذلك ، يبقى اختيار شريحة سائق محددة من تلك المعروضة في السوق.

سعة الجهد السيطرة هو 12 فولت

في ورقة البيانات على ترانزستور التأثير الميداني ، توجد المعلمة Vgs (th) - وهذا هو الحد الأدنى من الجهد بين البوابة والمصدر الذي سيبدأ فيه الترانزستور بالفعل في فتح بهدوء. عادة ما تكون قيمتها في حدود 4 فولت.

علاوة على ذلك ، عندما يرتفع الجهد الكهربي عند البوابة إلى حوالي 6 فولتات ، فإن ظاهرة مثل "هضبة ميلر" سوف تظهر بوضوح ، وتتألف من حقيقة أنه أثناء فتح الترانزستور ، بسبب التأثير المستحث للجهد العارض على الصرف ، فإن سعة مصدر البوابة تكون مؤقتًا كما لو كانت ستزداد ، وعلى الرغم من أن المصراع سيستمر في تلقي الشحن من السائق ، فإن الجهد الكهربائي المرتبط بالمصدر لن يزداد أكثر لبعض الوقت.

ومع ذلك ، بعد التغلب على هضبة ميلر ، سيستمر جهد البوابة في الزيادة خطيًا ، وسيصل تيار التصريف خطيًا إلى أقصى حد له في الوقت المناسب للحظة التي يكون فيها جهد البوابة حوالي 7-8 فولت.

نظرًا لاستمرار عملية الشحن لأي سعة أضعافا مضاعفة ، أي أنها في النهاية تتباطأ دائمًا ، ثم لشحن مصراع أسرع ، حتى لا تؤخر عملية فتح الترانزستور ، فإن فولطية خرج المشغل Uupr تكون 12 فولت. ثم 7-8 فولت - ستكون هذه النسبة 63٪ فقط من السعة ، التي سينمو إليها الجهد خطيًا تقريبًا لفترة تساوي 3 * R * Ciss ، حيث Ciss هي السعة الحالية للبوابة ، و R هي المقاومة في قسم مصدر البوابة.

بوابة الشحن الكامل

عند تحديد جهد المشغل ، يتم أخذ رسوم البوابة الإجمالية Qg في الاعتبار. هذا هو مكان حل وسط بين ذروة التيار للسائق Imax ووقت فتح الترانزستور Tvcl. أولاً ، يتعرفون على الشحن الكامل للبوابة Qg ، والذي سيتعين على السائق نقله إلى البوابة في بداية كل دورة تشغيل رئيسية ، وفي نهاية كل دورة ، قم بإزالته من المصراع.

سوف نجد الشحن الكامل للبوابة وفقًا للرسم البياني من ورقة البيانات ، حيث سيكون اختلاف الكيلو جرام عند 12 فولتًا مختلفًا وفقًا للجهد الذي كان من المفترض أن يكون في الأصل في الصرف.

إلى متى يجب أن يتم شحن مصراع الكاميرا بالكامل - يعتمد الأمر حقًا إما على المدة التي يستغرقها فتح مقدمة ترانزستور الطاقة ، أو على برنامج التشغيل المتاح. سيحتاج برنامج التشغيل الذي تحدده إلى الحصول على خيارات Rise Time و Fall Time المناسبة.

ولكن نظرًا لأننا قررنا اختيار برنامج التشغيل استنادًا إلى احتياجات الدائرة المتقدمة ، فسنبدأ الحساب من الوقت الذي يستغرقه فتح الترانزستور بالكامل (أو إغلاقه). نقسم تكلفة بوابة Qg على قيمة الوقت المطلوب لفتح (أو إغلاق) المفتاح T (إيقاف) - نحصل على متوسط ​​التيار الخارج من السائق الذي يمر عبر البوابة:

Iav = Qg / Tincl.

ذروة سائق الحالي Imax

ونظرًا لأن عملية مصراع الغالق تعمل بشكل عام تقريبًا بشكل موحد ، يمكننا أن نفترض أن تيار خرج السائق سينخفض ​​إلى الصفر تقريبًا في الوقت الذي يتم فيه شحن الغالق بالكامل (إلى الجهد Uupr). لذلك ، نحن نفترض أن ذروة تيار التشغيل الحالي Imax تساوي ضعف متوسط ​​القيمة الحالية: Imax = Iav * 2 ، ومن ثم لن يحترق السائق من التحميل الزائد على خرج التيار. نتيجة لذلك ، نختار برنامج التشغيل استنادًا إلى Imax و Upr.

إذا كان السائق تحت تصرفنا بالفعل ، وتبين أن Imax هو أكثر من الذروة الحالية للسائق. نحن ببساطة نقسم سعة فولطية التحكم Uupr على قيمة الحد الأقصى الحالي لبرنامج تشغيل Imax.

وفقًا لقانون أوم ، نحصل على قيمة الحد الأدنى للمقاومة التي تحتاجها في دائرة البوابة من أجل قصر تيار شحن البوابة على ذروة التيار المعلن عنها في ورقة البيانات للسائق الحالي:

Rgate = Upr / Imax driver

في ورقة البيانات ، تتم الإشارة في بعض الأحيان إلى القيمة Rg - مقاومة قسم مصدر البوابة. من المهم أن نأخذها في الاعتبار ، وإذا كانت هذه القيمة كافية ، فالمقاومة الخارجية ليست ضرورية. إذا كنت بحاجة إلى مزيد من تقييد التيار ، فسيتعين عليك أيضًا إضافة مقاوم خارجي. عند إضافة مقاوم خارجي ، سيؤثر ذلك على وقت فتح المفتاح.

يجب ألا تؤدي المعلمة المتزايدة R * Ciss إلى تجاوز المدة المطلوبة للحافة الأمامية ، لذلك يجب حساب هذه المعلمة.

أما بالنسبة لعملية قفل المفتاح ، فهناك الحسابات التي تتم بالمثل. ومع ذلك ، إذا كان من الضروري أن تختلف فترات الحواف الأمامية والخلفية لنبضات التحكم عن بعضها البعض ، فمن الممكن وضع سلاسل RD منفصلة على الشحن وعلى تفريغ الغالق من أجل الحصول على ثوابت زمنية مختلفة لبداية وإكمال كل دورة عمل. مرة أخرى ، من المهم أن تتذكر أن برنامج التشغيل المحدد يجب أن يكون لديه الحد الأدنى المناسب لوقت الارتفاع ووقت السقوط ، والذي يجب أن يكون أقل من المعلمات المطلوبة.

Comments

[#1 المنشق الروماني]

شكرا جزيلا على الوصف الواضح للعملية.