So reduzieren Sie die Ausschaltverzögerung des MOSFET

Der Titel sagt alles in Signalumschaltanwendungen - wie kann ich neben der Auswahl eines anderen Geräts die Ausschaltverzögerung von (N-Kanal-) MOSFETs reduzieren? Gibt es etwas Ähnliches wie die Baker Clamp, die für BJTs verwendet wird?

Ein MOSFET-Gate und ein Treiber sehen ungefähr so ​​aus:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

ist meistens die Gatekapazität des MOSFET selbst. Der Treiber kann eine eigene Kapazität hinzufügen, diese ist jedoch normalerweise vernachlässigbar.$C_G$

und R G kommen meist aus der Gate-Treiberschaltung. Die Leitungen des MOSFET tragen ebenfalls bei, jedoch in geringerem Maße.$L_G$$R_G$

$R_G$$L_G$$C_G$$V_{GS}$

Für die schnellstmöglichen Schaltzeiten möchten Sie, dass alle diese Zeiten so kurz wie möglich sind.

$R_G$

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Für ein komplexeres Beispiel siehe Fahr Lowside einer MOSFET - Brücke mit 3,3V . Natürlich gibt es auch integrierte Lösungen.

$R_G$

$L_G$$R_G$

$L_G$$R_G$

$C_G$$R_{DS(on)}$

$L_G$$R_G$$\frac{di}{dt}$$\frac{di}{dt}$

Denken Sie auch daran, dass Sie, wenn es Ihnen gelingt, ein sehr schnelles Ausschalten zu erreichen, möglicherweise auf das Ihres MOSFET stoßen$\frac{dv}{dt}$

von International Rectifier - Power MOSFET Basics

$R_G$

$R_{DS}$$V_{GS}$$V_{GS}$

ein Beispiel für 2N7000

$R_{DS}$$R_{DS(on)}$$V_{th}$

$V_{th}$

$V_{th}$$R_{DS}$

Ich versuche nicht, mit Phils Antwort zu konkurrieren, weil es wirklich gut ist. Aber ein paar Dinge, über die man nachdenken sollte.

Sie erwähnen nicht, welche Art von Teil Sie verwenden, aber wenn Sie die Ausschaltverzögerung wirklich reduzieren müssen, müssen Sie möglicherweise ein oberflächenmontiertes Teil verwenden. Ein Teil eines TO-220 hat beispielsweise 7 nH Induktivität und bis zu 10 Ohm Gate-Widerstand in das Gehäuse eingebaut, gegen die Sie nichts tun können. Ein oberflächenmontiertes Teil hätte eher eine Induktivität von 3 nH und einen Gate-Widerstand von 3 Ohm, was viel schneller geschaltet werden könnte.

Wenn Sie die Ladung schneller aus dem Gate ziehen möchten, können Sie einen pnp-Pulldown-Transistor am Gate des FET hinzufügen. Etwas wie das:

$\beta$

Wenn Sie quantitative Richtlinien wünschen, um den minimalen Gate-Widerstand zu finden, der verwendet werden sollte, können Sie sich diesen Beitrag ansehen .

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, um das Ausschalten eines MOSFET zu beschleunigen.

1) Verwenden Sie einen Gate-Treiber mit niedriger Impedanz, der die Gate-Kapazität schneller entladen kann.

2) Wenn Sie einen Widerstand in Reihe vom Gate-Treiber zum Gate haben, versuchen Sie, den Wert dieses Widerstands etwas zu verringern.

3) Wenn sich ein Widerstand in Reihe mit dem Gate des Treibers befindet, versuchen Sie, einen Kondensator über diesen Vorwiderstand zu legen. Dies kann das Ausschalten des FET beschleunigen, vorausgesetzt, der Treiber hat eine ausreichend niedrige Impedanz und die R / C-Zeitkonstante des Widerstands / Kondensator-Paares ermöglicht das Entladen des Kondensators vor dem Ein / Aus-Übergang.

4) Versuchen Sie, den Gate-Treiber für den FET so vorzuspannen, dass das Gate während und nach dem Aus-Übergang des Gates ein wenig unter die Quellenspannung schwingt. Wenn sich die Quelle auf GND befindet, versuchen Sie, das Gate einige hundert Millivolt unter GND zu bringen.

Abgesehen von dem, was Michael Karas sagt, macht es keinen Sinn, mehr Gate-Spannung anzulegen, als Sie benötigen. Dies ist auf Umwegen das, was die Bäckerklemme mit einem BJT macht.

Um den FET angemessen einzuschalten, benötigen Sie beispielsweise 5 V, aber Sie legen 10 V an - 5 dieser Volt müssen "entladen" werden, bevor der FET die Ausschaltphase beginnt.

Mit einem BJT ist es "einfach", dies mit Dioden zu automatisieren. Wenn Sie jedoch genau auswählen können, wie viel Gate-Spannung Sie anlegen müssen (abhängig von der Leiterplatte) und die Temperatur und andere Faktoren berücksichtigen (dies kann bedeuten, dass Sie ein oder zwei Volt mehr benötigen) ), dann sparen Sie vielleicht ein paar Nano-Sekunden.