MOSFET 스위칭 속도 결정

주어진 Qg (게이트 전하), Vgs (GS 접합 전압) 및 게이트 저항을 사용하여 MOSFET의 스위칭 속도를 어떻게 확인할 수 있습니까? 게이트 저항의 필요한 값을 어떻게 결정해야합니까?

구동 회로의 관점에서, 게이트는 소스에 대한 커패시터처럼 보인다. 실제로 드레인에도 약간의 커패시턴스가 있지만 총 게이트 전하량에서 고려되었습니다. 게이트가 변경해야하는 전압과이를 달성하기 위해 전송되어야하는 전하를 알고 있습니다. 거기에서 등가 커패시턴스를 계산하는 것은 간단합니다 : Farads = Couloumbs / Volt. 커패시턴스가 확보되면 R * C 시간 상수를 사용하면 게이트 저항의 다른쪽에 스텝 입력이 주어지면 게이트가 얼마나 빠르게 회전하는지 알 수 있습니다. 예를 들어 최종 게이트 전압의 90 %에 도달하려면 2.3 시간 상수가 필요합니다.

FET가 실제로 "전환"하는 것이 더 까다 롭습니다. FET는 특정 게이트 전압에서 갑자기 풀 오프에서 풀 온으로 바뀌지 않지만, 작은 증분 변화가 FET 출력 특성에서 가장 큰 차이를 만드는 게이트 전압이 있습니다. "스위칭"이 얼마나 풀-온 및 풀-오프인지를 결정한 다음 어떤 게이트 전압 범위를 나타내는 지 결정해야합니다. 그런 다음 동등한 RC 모델을 사용하여 스텝 입력으로 인해이 영역에서 얼마나 빨리 스텝 입력이 발생하는지 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 대부분의 스위칭이 게이트 전압의 20 % ~ 80 % 사이에서 발생한다고 결정하면 1.4 시간 상수가됩니다.

스위칭 동작의 대부분은 임계 전압 Vgsth에서 게이트 전압이 안정 될 때 발생하며,이 시점에서 드레인 전압이 빠르게 떨어지고 소위 Miller 효과는 드레인이 최소값에 도달 할 때까지 임계 값을 유지합니다.

( https://web.archive.org/web/20120324165247/http://www.ti.com/lit/ml/slup097/slup097.pdf에서 )

실제 예를 들어, 100 ohms 직렬 저항을 갖는 5V 소스로 구동 하는 IRL540N 이 있다고 가정 해 봅시다 .

게이트 임계 값은 1V와 2V 사이에서 지정됩니다. 이는 게이트 충전 전류가 30-40mA임을 의미합니다. 총 게이트 충전은 <74nC에서 지정되므로 최대 스위칭 시간 t = Qmax / Imin = 74nC / 30mA = 2.47usec에 대해 이야기하고 있습니다.

왜 저항이 0 인 게이트 저항을 사용하지 않습니까?

몇 가지 이유:

• MOSFET의 기생 소스 인덕턴스는 고주파 발진 또는 적어도 약한 댐핑 턴온을 유발할 수 있음

• 일반적으로 EMI 때문에 켜기 시간을 적절히 조정하려고합니다.

• 하프 브리지 게이트 드라이브에서는 일반적으로 턴온 저항과 병렬로 다이오드를 사용하여 턴 오프는 빠르지 만 턴온은 느리게합니다. 그렇지 않으면이 게시물의 범위를 벗어난 이유로 인해 총격을받을 수 있습니다. (시간이 있으면 블로그 항목을 작성하고 링크를 게시합니다.)