Как расчитать нагрузочную способность драйвера MOSFET?

КРАМ

[uquote="covid-19",url="/forum/viewtopic.php?p=3910796#p3910796"]Но то есть как я понимаю будет без проблем работать с такими ключами.[/uquote]
Нужно понимать, что основным ограничителем тока драйвера в затвор ключа будет сопротивление открытого ключа на выходе самого драйвера. Так для максимального тока 150/250 мА сопротивление N-канального мосфета (обеспечивающего ВТЕКАЮЩИЙ ток драйвера при запирании внешнего ключа) будет примерно 30 Ом, а P-канального (вытекающий ток - верхний ключ драйвера с питания) вообще примерно 70 Ом. Поэтому внешний резистор в затворе ключа много меньше этих значений.
Возможность работы с пиковыми токами в затворе ключа порядка 200 мА определяются величиной полного заряда затвора у ключа и верхней частотой переключения. Статическая входная емкость затвор-исток (затвор-эмиттер) для расчета времени переключения неинтересна из-за влияния емкости Миллера.
ЗЫ. Про динамические потери. Средняя мощность на интервале переключения (активный режим) будет примерно равна 0,167*U*I, где U - напряжение на запертом ключе, I - ток открытого ключа. Это если я не напутал в расчете. Считал второпях. Эту величину нужно умножить на время ОБОИХ фронтов и поделить на период. Получим мощность динамических потерь.

Реклама

zato4nik

Как-то интересно Вы посчитали " среднюю мощность на интервале переключения".

Реклама

КРАМ

Ничего интересного.
Есть две функции.
1. Ток линейно растет от 0 до тока открытого ключа.
I(t) = (I max/T edge)*t
2. Напряжение линейно падает от напряжения закрытого ключа до 0.
U(t) = U max - ((U max/T edge)*t)
Перемножаем эти две функции, интегрируем произведение
на интервале от 0 до T edge и делим результат на T edge.
Получаем то, что я ранее написал.

zato4nik

Это если резистор коммутировать, с индуктивностью немного по другому. Можно также учесть перезаряд ёмкости ключа .

Реклама

covid-19

будет примерно 30 Ом

Это ни о чём вообще! Там более 10Ом быть не может, даже 5Ом уже начинается нагрев расти.

Реклама

КРАМ

[uquote="covid-19",url="/forum/viewtopic.php?p=3910901#p3910901"]даже 5Ом уже начинается нагрев расти.[/uquote]
С чего бы ему расти?

Не стоит делать скороспелые выводы из собственных неудачных опытов.
Сначала разберитесь по существу. Нагрев ключей может иметь разные причины...

Реклама

Телекот

covid-19 писал(а):О точно вспомнил у меня IR2153 работает в преобразователе точно уже не помню с какими ключами где то порядка 1.5нФ затвор что ли, или даже 2. Работает много лет, при наличии в затворе резистора больше 5Ом начинали греться ключи, соответственно номинал резюков оставил 2Ом.

А если почитать про эту микросхему.

Выходное сопротивление драйвера
IR2153 для выхода управляющего верх
ним ключом RH = 75 Ом и для выхода уп
равляющего нижним ключом RL = 25 Ом
соответственно ток управления верхне
го и нижнего ключей — IDH = 125 мА и
IDL = 250 мА.

То ей глубоко по барабаны эти 5 или 2 Ом. Выходное сопротивление гораздо больше.

КРАМ

[uquote="zato4nik",url="/forum/viewtopic.php?p=3910894#p3910894"]Можно также учесть перезаряд ёмкости ключа .[/uquote]
Время перезаряда емкости учитывается через ток затвора и полный заряд затвора. Чуть ранее об этом писАл.

zato4nik

Ну хорошо, а для двухтакта? Выходная ёмкость ключей складывается? Включение с индуктивностью может начинаться и с нулевого тока, а может и с почти максимального + обратный ток восстановления диода (в бустере с ССМ например). Мгновенные потери при этом различаются на 2 порядка. Потери выключения индуктивности тоже не вписываются в формулу, ведь ток не спадает , как в резисторе.
Думаю, что простую формулу на все случаи использовать нельзя.

covid-19

Я сказал что после 10Ом нагрев начинает расти (то есть может я сказал неправильно немного что после 5), расти не значит что ключи превращаются в печку! Тест был очень простым сравнивал оба ключа потом сопротивление затвора другого увеличил и тот ключ нагрелся чуть больше. Разница была небольшая, но проделав еще раз наоборот результат был таким же. Так что вот такой вот тест. Разница была небольшая но была!
Хотя тема совсем не о том как не ладили волки с котом! А о том какую ёмкость затвора данный драйвер потянет! И расчёты тут не в тему! Есть какие то предельные значения наверное зависящие от частоты. То есть нельзя навесить слишком большую ёмкость драйвер просто зажарится как с ростом ёмкости будет расти импульсный ток (ладно пусть почти не будет) и длительность этого импульса (вот длительность то точно будет расти).
А ограничивать ток затвора никто не будет в любом случае по причине эффекта Миллера.

Телекот

Не правильно считать только входную ёмкость затвора, эта величина практически бесполезная, нужно считать полный заряд затвора.
Драйвер нагружает в основном полка Миллера а она не как не зависит от входной ёмкости затвора.
А так даже самый слабый драйвер типа 2153 спокойно держит даже 10нФ и не жарится. Просто время переключения будет очень большим.

covid-19

Но ёмкость стоит-затвор куда ниже затвор исток. Напряжение до 60В я хочу получить. Вдобавок мост там перенапряжения нету.
Но и зашибись значит пару нф будет отлично работать!

Телекот

covid-19 писал(а):Но ёмкость стоит-затвор куда ниже затвор исток.

Но её надо умножить на усиление транзистора, вот и получается что это пиличная нагрузка драйвера. Читайте статьи которые я давал.
И при всё расчётах используйте заряд затвора, а не бесполезные ёмкости.
Вот моделирование двух схем, верхняя схема без питания и там участвуют только ёмкости транзистора.
И нижняя там уже схема ближе к реальной.
Всё одинаковое а нагрузка на драйвер разная.

covid-19

Угу разница как раз на то что ёмкость сток-затвор составляет ~30% как то странно что примерно на это значение и мощность выше. Гы только вот если там будет не 200В а 30 то и результат будет другим. Но в принципе как и предполагалось что для ключей с такими параметрами всё лишнее просто будет зашибись всё.

Телекот

Емкость сток-затвор участвует в работе на обоих схемах. она бы не участвовала если бы я сток оставил бы свободным. А так схемы включения транзистора абсолютно одинаковые.

Lorian

[uquote="covid-19",url="/forum/viewtopic.php?p=3911711#p3911711"]Угу разница как раз на то что ёмкость сток-затвор составляет ~30% как то странно что примерно на это значение и мощность выше. Гы только вот если там будет не 200В а 30 то и результат будет другим. Но в принципе как и предполагалось что для ключей с такими параметрами всё лишнее просто будет зашибись всё.[/uquote]
Отвечу на изначальный вопрос данной темы:
Во-первых, нужно рассчитать, какой ток должен выдавать драйвер. Во-вторых, тебя интересует расход на управление ключами.
1. Открываем даташит на мосфет (ну, например SiHG30N60E). Сразу смотрим параметры: Total Gate Charge - максимум 130 нКл и Turn-On Delay Time - минимум 19 нс, Rise Time - минимум 32 нс (расчет ведем исходя из того, что транзистор вещь дорогая, а драйвер копеечный. Мы же не хотим портить характеристики драйвером). Сумма последних двух параметров это минимальное время, за которое данный транзистор способен перейти из полностью закрытого в полностью открытое состояние (51 нс). Используем формулу: I=Q/t, получаем I=130нКл/51нс=2,55 А. Именно такой ток должен обеспечить драйвер.
2. Для расчета потребляемой мощности определимся с напряжением, подаваемым на затвор и частотой. Напряжение возьмем 15 В, частота 100 кГц. Считаем количество энергии: 0.000 000 130 Кл*15 В=0,00000195 Дж; умножаем эту энергию на количество фактов ее использование в секунду: 0,00000195 Дж*100 000 Гц=0,195 Вт расходуется на управление одним транзистором