Alguien me dijo que este circuito tiene "poca capacidad de accionamiento de puerta":
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
¿Qué significa eso exactamente? Lo probé con un LED como carga para M1, y el microcontrolador puede encenderlo y apagarlo perfectamente. ¿En qué circunstancias es un problema la poca capacidad de manejo? ¿Cómo lo mejoro?
mosfet
driver
gate-driving
Phil Frost
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Respuestas:
La respuesta está al final, pero, en caso de que no esté familiarizado con el concepto de condensador MOS, haré una revisión rápida.
Condensador MOS:
La puerta del transistor MOSFET es esencialmente un condensador. Cuando aplicas cualquier voltaje a este condensador, responde acumulando una carga eléctrica:
La carga acumulada en el electrodo Gate es inútil, pero la carga debajo del electrodo forma un canal conductor que permite que fluya una corriente entre los terminales de fuente y drenaje:
El transistor se ENCIENDE cuando la carga almacenada en este condensador se vuelve apreciable. El voltaje de puerta al que sucede esto se llama voltaje de umbral (esencialmente es el voltaje de puerta a cuerpo lo que es relevante aquí, pero supongamos que el cuerpo se define como potencial cero).
Como ya sabrá, cargar un condensador a través de la resistencia lleva tiempo (siempre hay algo de resistencia presente, incluso si el esquema no contiene resistencias). Este tiempo depende del valor del condensador y de la resistencia:
Combinando todas las declaraciones anteriores juntas obtenemos:
La respuesta:
Cuando la gente dice "pobre capacidad de manejo de la puerta", significa que los tiempos de encendido y apagado del transistor en una configuración dada son demasiado largos.
"¿Demasiado tiempo comparado con qué?" puede preguntar, y esta es la pregunta más importante que debe hacer. Los tiempos de encendido / apagado requeridos dependen de muchos aspectos, en los que no quiero entrar. Solo como ejemplo, piense en conducir el transistor con una onda cuadrada periódica que tenga un ciclo de trabajo del 50% y un período de 10 ms. Desea que el transistor esté ENCENDIDO durante la fase alta y APAGADO durante la fase baja de la señal. Ahora, si el tiempo de encendido del transistor en una configuración dada será de 10 ms, está claro que 5 ms de señal de fase alta no será suficiente para encenderlo. La configuración dada tiene "capacidad de accionamiento de puerta pobre".
Cuando usó el transistor para encender el LED, no empleó frecuencias de conmutación altas, ¿verdad? En este caso, el tiempo de conmutación del transistor no era de gran importancia; solo quería ver que eventualmente se enciende / apaga.
Resumen:
La "capacidad de accionamiento de puerta" no puede ser buena o mala en general, pero es lo suficientemente buena para su aplicación o no. Depende de los tiempos de cambio que desee lograr.
Para reducir los tiempos de cambio, puede hacer lo siguiente:
No hay nada que pueda hacer sobre la capacitancia de Gate: es una propiedad incorporada del transistor.
Espero que esto ayude
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El problema surge cuando los MOSFET se deben ENCENDER / APAGAR a una frecuencia relativamente alta. La capacitancia de Miller introducida en la puerta (Cgs) juega un papel importante entonces, por lo que cargar / descargar esta capacitancia a una frecuencia alta requiere que se inyecten corrientes superiores a 1A en la puerta.
Sin embargo, en la operación de CC y estática, el circuito de accionamiento "ve" una carga de impedancia muy alta y puede encender / apagar fácilmente el MOSFET. Solo para probar y verificar, aumente la frecuencia del pin GPIO en el esquema que se muestra y observe la forma de onda en la puerta del MOSFET.
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