Was ist das Ziel von Diode und Widerstand parallel auf SMPS?

9

Beim Lesen von Schaltplänen von mehreren Schaltnetzteilen von LCD-Fernsehern habe ich festgestellt, dass der Pin, der den PWM-Impuls an das Gate eines MOSFET liefert, eine Diode und einen Widerstand parallel aufweist.

Einige Diagramme haben es nicht. Aber es gibt viele, von denen sie es haben. Ich denke, es ist ein gewisser Schutz für den Treiber des IC-Controllers.

Obwohl ich mir nicht sicher bin. Im ersten Diagramm sind Diode und Widerstand parallel und im zweiten nicht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

NIN
quelle

Antworten:

14

Die Idee ist, den MOSFET schneller auszuschalten als einzuschalten. Wenn der MOSFET "eingeschaltet" wird, wird die Gateladung über (sagen wir) R915 + R917 = 51,7 Ohm zugeführt.

Beim Ausschalten wird die Gate-Ladung in Reihe mit dem 4,7-Ohm-Widerstand durch die Diode abgesaugt.

Sie können sich das Gate ein bisschen wie einen großen Kondensator vorstellen (Gate-Source-Kapazität plus eine typischerweise viel größere Komponente aus der Drain-Gate-Kapazität, letztere hat aufgrund des Miller-Effekts einen größeren Einfluss - der Drain ändert typischerweise sein Potential um einen viel größeren Betrag, multipliziert mit dem Effekt der Drain-Gate-Kapazität.

Beim FMV111N60ES kann die Gate-Ladung bis zu 73 nC betragen.

Dies kann verwendet werden, um zu verhindern, dass zwei MOSFETs gleichzeitig "eingeschaltet" sind, ein Durchschießen verursachen (was Strom verschwendet und die MOSFETs beschädigen kann) oder um die Wellenformen etwas besser zu steuern.

Spehro Pefhany
quelle
1
Spehro Im zweiten Diagramm gibt es einen Widerstand von 10 Ohm vom Treiber von 1533 bis zum Tor des Mosfets. Warum nicht einfach die Pinbelegung des Fahrers direkt zum Tor des Mosfets setzen?
NIN
Um den MOSFET langsamer zu schalten. Wenn der MOSFET zu schnell schaltet, kann dies zu Problemen führen, z. B. zum Aufprallen der Quelle unter der Erde, um den Treiber zu beschädigen (aufgrund der Induktivität im Stromkreis der Quelle), und es kann mehr EMI als erforderlich verursacht werden. Natürlich bedeutet langsameres Schalten mehr Schaltverluste, aber das Engineering beinhaltet Kompromisse.
Spehro Pefhany
2
Spehro. Ihre Hilfe war äußerst nützlich. Ich habe keine Worte, um dir zu danken. Weil diese Frage so spezifisch ist, ist es fast unmöglich, sie im Internet zu finden.
NIN
Eine Frage: Wenn Sie sagen "MOSFET langsamer schalten lassen", meinen Sie, dass der Widerstand die Steigung des MOSFET (Wechsel zwischen Ein und Aus) länger macht, zum Beispiel 2 nS bis 20 nS?
NIN
Ja das ist richtig. Siehe Referenzen wie diese: ti.com/lit/an/slla385/slla385.pdf und diese ti.com/lit/an/slyt664/slyt664.pdf .
Spehro Pefhany
2

Neben der hervorragenden Antwort von Spehro gibt es noch einige andere Überlegungen.

Die HF-Emissionen von Schaltkreisen nehmen mit schnell schaltenden Geräten zu, es sind jedoch auch die Grenzwerte für den Gate-Treiber zu berücksichtigen. Da die Transistoren induktive Lasten ansteuern, erhöht ein schnelleres Schalten die Leistung für eine gegebene Schaltung nicht wirklich. Die Schaltung ist so abgestimmt, dass sie mit einer bestimmten Frequenz arbeitet, sodass ein schnelleres Schalten zu höheren Treiberkosten ohne Nutzen führen kann.

Der Kontext ändert sich dramatisch, wenn Sie den MOSFET durch einen GAN-HEMT-Transistor ersetzen, da dieser höhere Lasten verarbeiten und mit weitaus höheren Geschwindigkeiten schalten kann. Das Schalten von KW-Bereichsversorgungen mit 500 kHz ist keine Seltenheit. Dies ist der Fall, wenn Bodensprung und HF-Emissionen zu ernsthaften Designproblemen werden können.

Peter
quelle
Wow! Das ist beeindruckend! Können Sie einen Anwendungshinweis empfehlen, um mehr über Bodensprung und HF bei schweren Lasten zu erfahren?
Pranav