sippero'.... 250kHz sono un periodo di 4uS, non lo devi accendere in 4uS =
ma almeno in 2 per seguire il ciclo dell'onda di pilotaggio. In realta'=20 farei dei fronti da non piu' lunghi di 1uS, il che vuol dire 50mA, sia=20 in accensione che in spegnimento.
Direi di no. In questo modo fai accendere il mos in tempi dell'ordine dei microsecondi, come ti ha detto Claudio_F.
Il mos e` un dispositivo estremamente veloce, e piu` in fretta commuta, meno potenza dissipa, anche se poi genera piu` disturbi elettromagnetici.
Un mos puo` commutare in qualche decina di nanosecondi. Se non hai motivi per rallentarlo, conviene sfruttare tutta la sua velocita` per ragioni di rendimento. Il tempo di accensione e di spegnimento puo` essere dell'ordine, come dicevo prima, di una cinquantina di nanosecondi (po` di piu` o di meno a seconda delle dimensioni del silicio).
Adesso il conto che avevi fatto I=?Q/?t fornisce 46nC/50ns=1A circa!
Il driver deve essere in grado di fornire correnti *impulsive* dalle parti dell'ampere. Correnti impulsive cosi` grandi e di breve durata richiedono bassa induttanza nella maglia driver-gate-source-driver, e un condensatore sull'alimentazione del driver che fornisca la carica necessaria. Basta un 100nF, ma anche qui riducendo l'induttanza, il pratica la lunghezza di piste e terminali.
Capita poi un altro fenomeno: la bassa induttanza della maglia fra driver e mos, insieme con la capacita` non linera di ingresso del mos risuonerebbero a frequenze dell'ordine dei megahertz, causando qualche accensione/spegnimento ad ogni ciclo. Per evitare questo e` necessario mettere in serie al gate una resistenza di valore tale da smorzare la risonanza del circuito LC parassita, ma non troppo grande per non limitare la corrente di accensione. Di solito si mette un valore compreso fra 2.2ohm e 22ohm, anche qui dipende dalle dimensioni del silicio. Se vuoi una corrente di 1A e piloti con 12V, MOLTO A SPANNE puoi dire che 12V/1A fa circa 10 ohm.
Questa resistenza comunque rallenta la commutazione, ma risolve un guaio ben peggiore, la risonanza, e quindi va bene cosi`.
Non faccio i conti precisi, che richiedono una stima di induttanza e carica di Miller , e permettono di calcolare sia il tempo di ritardo che il tempo di transizione. In realta` questi conti non sono molto mai precisi, date tutte le incertezze del problema.
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Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
si, se vuoi sapere la corrente media assorbita dal driver, dalla VDD, per tirare su il gate; lo stesso valore scorre verso GND per scaricarlo. ma la carica dipende dalla TUA Vds, a causa del miller, e dalla TUA tensione di pilotaggio del gate. per la corrente di picco, da erogare durante i fronti, ti hanno gia' detto tutto.
I condensatori in parallelo di solito mi fanno venire l'orticaria :) Ci sono dei casi in cui sono necessari, ma talvolta fanno piu` male che bene. La ragione e` la risonanza fra i C in parallelo, dato che ogni C arriva accompagnato da una induttanza serie e una ESR. Mettendo due C in parallelo le loro induttanze serie risuonano e per alcune frequenze puoi avere una impedenza complessiva ben piu` alta di quella di ciascuno dei due condensatori.
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Franco
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(L. Wittgenstein)
Lo so, e` una cosa abbastanza comune, anche Analog Devices lo consiglia spesso. Nella maggior parte dei casi non ci sono differenze fra mettere due condensatori o mettere solo il ceramico.
In qualche rara circostanza bisogna mettere due C in parallelo per ottenere una migliore impedenza a larga banda, ma bisogna studiare bene layout e parassiti dei condensatori.
In altri casi, per fortuna abbastanza rari, capitano dei guai dovuti alla risonanza dei due componenti: mi e` capitato di incapparci un paio di volte mio malgrado :(. Un effetto del parallelo lo vedi in questa application note
formatting link
figure da 55 a
60 e relativo testo (anche a pag 12 ne parla).
A me e` capitato di vedere delle schede non passare i test di suscettibilita` per una risonanza dei due C a svariate decine di megaherts, e in un altro caso due C in un circuito di potenza risuonare con il filo che li collegava e far fondere il filo per la corrente risonante :)
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Franco
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(L. Wittgenstein)
Come si ripercuote questo discorso nel caso che si colleghino in parallelo svariati MOSFET? E' bene mettere comunque una resistenza in serie a ogni gate, oppure basta mettere in parallelo tutti i gate e poi una sola resistenza a monte di tutto?
Proprio l'altro giorno su sci.electronics.design parlavano del parallelaggio dei MOSFET, e c'era qualcuno che affermava che siccome la tensione di soglia dei MOSFET ha un coefficiente di temperatura negativo, succederebbe che il MOSFET più caldo si accenda prima degli altri, assorba quindi più corrente e si riscaldi ancora di più, vanificando in parte o del tutto il comportamento esattamente opposto della Rds(on) (che invece cresce al crescere della temperatura e quindi viene in aiuto nel creare un bilanciamento del carico sui diversi dispositivi). Però a me questo ragionamento non torna: ho sempre saputo che più un MOS è caldo più il suo tempo di accensione aumenta, per lo stesso motivo per cui aumenta la Rds(on) (l'aumento di temperatura riduce la mobilità dei portatori maggioritari). Quindi anche sotto a questo punto di vista il MOSFET dovrebbe essere intrinsecamente portato alla parallelazione: i MOS più caldi si accendono dopo, quando la Vds si è già ridotta per effetto dei MOS più freddi che si sono accesi prima.
come rilevare questo fenomeno? Immagino che la sonda dell'oscilloscopio sulla Vgs perturbi un po'. Basta cercare commutazioni non previste sul drain? Grazie, ciao Ste
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Ogni problema complicato ha una soluzione semplice...per lo piu` sbagliata
[cit. Franco, i.h.e. 20.01.2007]
Ho visto, bel thread! Nel mio caso li uso per commutare on/off e quindi il problema della Vgs(th) sembra essere trascurabile. Metterò invece la resistenza in serie al gate.
Un'altra domanda che mi sto ponendo riguarda il layout "fisico" del PCB; ho una topologia come quella del disegno qui sotto, dove in sostanza metto in parallelo delle coppie di MOSFET che sono in antiserie fra loro (devo impedire la conduzione inversa attraverso il diodo di body). Siccome ho molte coppie, pilotare ciascuna di esse con un driver distinto sarebbe improponibile, quindi vorrei connettere assieme tutti i source per usare un solo driver.
Il timore che ho è che questo favorisca degli sbilanciamenti di carico fra le coppie di MOSFET; la corrente anziché scorrere "verticalmente" fra ogni coppia di MOSFET, ha la possibilità di diramarsi anche su altri source. In teoria anche in questo caso la tempco positiva della Rds(on) dovrebbe venire in mio soccorso, ma ho davvero poca esperienza su questo genere di cose.
Nel disegno mostro anche due layout: il B è quello che vorrei fare, un bel copper pour uniforme da cima a fondo e tanto ottimismo; il layout A potrebbe essere una possibilità per ostacolare il flusso di corrente "non verticale", ma probabilmente ciò vanificherebbe la mia intenzione di mantenere uguale la Vgs di tutti i MOSFET e creerebbe problemi di pilotaggio dei gate. Una delle poche rogne dei MOSFET alle quali ho potuto assistere di persona riguarda proprio l'induttanza del collegamento del source al suo driver...
[FIDOCAD] SA 75 20 MC 85 30 0 0 410 SA 100 20 MC 110 30 0 0 410 MC 45 20 2 0 010 LI 125 20 45 20 MC 60 30 0 0 410 MC 85 60 2 1 410 MC 110 60 2 1 410 LI 75 70 145 70 MC 145 70 0 0 073 SA 100 70 SA 125 70 SA 75 50 SA 100 50 SA 125 50 LI 75 40 75 50 LI 100 40 100 50 LI 125 40 125 50 LI 110 30 110 60 LI 85 30 85 60 LI 60 30 60 60 MC 60 60 2 1 410 LI 45 50 125 50 LI 110 45 45 45 SA 110 45 SA 85 45 SA 60 45 MC 40 110 0 0 410 MC 65 110 0 0 410 MC 90 110 0 0 410 MC 40 170 2 1 410 MC 90 170 2 1 410 PL 55 125 55 155 10 2 PL 80 125 80 155 10 2 PL 105 125 105 155 10 2 PL 55 140 105 140 1 2 MC 65 170 2 1 410 MC 140 110 0 0 410 MC 165 110 0 0 410 MC 190 110 0 0 410 MC 140 170 2 1 410 MC 190 170 2 1 410 MC 165 170 2 1 410 RP 145 120 210 160 2 TY 70 90 5 3 0 0 0 * Layout A TY 160 90 5 3 0 0 0 * Layout B
Il giorno Tue, 24 Aug 2010 19:33:11 GMT, dalai lamah ha scritto:
E' fattibile, dipende anche dalla frequenza di commutazione e dalla velocità della commutazione che vuoi ottenere. Ci vuole la resistenza di disaccoppiamento vicino ad ogni gate.
In teoria il coefficiente termico positivo della RDS dovrebbe aiutarti, non vedo particolari problemi in un uso switching.
Io opterei per il B con il riempimento, proprio per mantenere più stabile possibile il Source per il pilotaggio e ridurre le induttabza parassiti, confidando nella RDS per suddividere la corrente tra i Mosfet, tantopiù che non soffrono di breakdown secondario e possono riscaldarsi senza rompersi.
l'ho modificato utilizzando il driver della Intersil che dicevo e ho collegato ciascun ramo (in pratica ciascun gate+driver) a due uscite PWM del micro.
Provando singolarmente i due rami va tutto bene anche fino a 250 kHz dove la corrente *media* (che mi visualizza l'alimentatore) è compatibile con i conti. Quella impulsiva non saprei come misurarla ma i fronti sono comunque di circa 90 ns (ok, senza Id)
Il guaio è quando abilito entrambi i rami per attivare il push-pull. Nella mia abissale ignoranza ho pensato che comandandoli con la stessa onda quadra avrei avuto un minimo di dissipazione (dei mosfet) durante la commutazione, in quanto entrambi conducono. Ma dato il tempo molto breve non dovrebbe essere un grosso problema.
Invece il problema è nel driver! Che assorbe tantissimo (dai 20 mA medi, a oltre 500 mA) come se fosse in corto.
Le domande sono quindi:
è giusto pilotare i due rami in fase?
A cosa serve il condensatore che ha inserito l'autore del circuito iniziale? Io non l'ho inserito in quanto piloto separatamente i due gate.
Per me no, tantopiù che i dispositivi sono diversi (uno è a canale N, uno a canale P) e quindi probabilmente il P commuterà più lentamente e ci saranno momenti nei quali c'è un corto su Vcc (shoot-through). Se ci fai caso quasi tutti i microcontrollori fatti per questo genere di applicazioni (controlli di ponti di potenza) hanno la possibilità di impostare la "dead band", che è sostanzialmente un periodo durante il quale entrambe le uscite sono disattivate.
Sembra un trucco per spegnere entrambi i MOSFET quando non vuoi pilotare l'uscita: quando l'ingresso passa da 5V a 0V, dopo un tempo RC dell'ordine del millisecondo il P-MOSFET si spegne.
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