[amaora 20]

Увидел в одном дешёвом BLDC контроллере использование конденсатора, включённого между затвором и истоком, для замедления переключения силовых транзисторов. В литературе по теме управления MOSFET/IGBT такое встречается редко. Из своего опыта, мне это кажется интересным способом управления временем переключения, хочу попробовать. Недостатки очевидны, но все же непонятно, почему редко так делают.

1) Просто реализовать, один дополнительный компонент;

2) Не увеличивает выходной импеданс драйвера, то есть не мешает ему держать напряжение на затвор-исток при высоких du/dt на затвор-сток;

3) Нагружает драйвер бесполезной ёмкостью, увеличиваются потери;

Для большей определённости, фрагмент предполагаемой схемы и имеющейся трассировки в которой была необходимость замедлить переключение (пришлось уменьшить питание с 12в до ~10.5в).

 

[stells 9]

Это ж наверное не для управления временем переключения, а для устранения эффекта Миллера

[amaora 20]

Да, в этом и вопрос, я нахожу упоминания такого конденсатора Cg только в качестве одного из вариантов устранения эффекта Миллера. Но можно же и переходный процесс затянуть таким способом. Это лучше чем только лишь увеличивать Rg, что может в итоге привести к проявлению эффекта Миллера раньше, чем будет достигнут желаемый результат.

У меня так и получалось, увеличивал Rg, чтобы устранить перенапряжения при переключении, но начинал проявляется эффект от ёмкости Cgd и драйвер переставал удерживать затвор в требуемом состоянии.

Изменено 17 июня, 2023 пользователем amaora

[Plain 168]

Нет, лучше двуполярное питание драйверов, и помощнее собственно они, а если надо снизить скорость переключения, но эффективно, то это существенно сложнее схема.

[НЕХ 4]

Это часто практикуемая схемотехника при параллельном соединении ключей для борьбы с возбуждением.

[dinam 1]

Я применяю конденсаторы между затвором и истоком в схемах с драйверами управления ШД, например, TMC5160A. Только с помощью этого конденсатора удаётся не меняя длительность фронтов спада и нарастания избавиться от сквозного тока. Который возникает от быстрого нарастания напряжения на стоке у закрытого транзистора. Номинал подбираю, моделируя в LTspice. Этот конденсатор приходится использовать, только для некоторых МОSFET, у которых соотношение емкостей затвор-сток и затвор-исток, такое что, при максимальном напряжении питания транзистор открывается.

[AlexOr 0]

Такой конденсатор иногда дает возбуждение транзистора на частотах 30-100 МГц в момент этого плавного переключения. Нужно ставить резистор 5-20 Ом последовательно с конденсатором.

Полагаю, что специалисты по внутреннему устройству МОSFET могут рассказать о причинах этого явления.

[Stepanov 8]

Причины описаны в литературе и состоят в наличии паразитных индуктивностей, причем индуктивно связанных между собой, (трансформатор), которые в сочетании с внешним конденсатором малой емкость образуют последовательный колебательный контур с некой ощутимой в плане появления эффекта положительной обратной связи добротностью.

[AlexOr 0]

6 minutes ago, Stepanov said:

в сочетании с внешним конденсатором малой емкость образуют последовательный колебательный

Явление возбуждения наблюдается и при больших емкостях в затворе (0,02 - 1,0 мкФ) и частота возбуждения практически не зависит от величины емкости.

[dinam 1]

43 минуты назад, Stepanov сказал:

Причины описаны в литературе и состоят в наличии паразитных индуктивностей, причем индуктивно связанных между собой, (трансформатор), которые в сочетании с внешним конденсатором малой емкость образуют последовательный колебательный контур с некой ощутимой в плане появления эффекта положительной обратной связи добротностью.

Вы сейчас запугаете народ. Всё там нормально работает и не возбуждается, если транзисторы в планарном корпусе, да лишних петель на плате не делать. Тем более мы же осуждаем силовые кремниевые полевики, для ключевых применений, а не СВЧ транзисторы. А вот нитрид-галлиевые транзисторы, с ними наверно можно хлебнуть возбуждений 😉.

[Stepanov 8]

Силовой транзистор это не нечто единое, это большое число параллельно включенных маленьких транзисторов имеющих маленькие ёмкости затворов и не одинаковое положение и подводку в структуре. И силовые транзисторы, о которых речь, которые имеют, по документации, время переключения в доли микросекунды, могут работать в квазилинейном режиме на частотах в десятки МГц коммутируя вполне приличные мощности, однако, конечно, не такие большие и с большими потерями чем в штатном ключевом режиме.

[vervs 24]

Транзистор возбуждается по схеме трёхточки, затворный резистор снижает добротность и предотвращает возбуждение, а конденсатор шунтирует затворную цепь и повышает добротность, результат - возбуждение.

[dinam 1]

Продублирую картинку сюда из моего старого сообщения. Ток 4А, фронт 21,53 нс, что видно на осциллограмме. Плата - двухслойка.

 

[amaora 20]

On 6/17/2023 at 5:47 PM, Plain said:

Нет, лучше двуполярное питание драйверов, и помощнее собственно они, а если надо снизить скорость переключения, но эффективно, то это существенно сложнее схема.

Эффективно по потерям энергии? Дополнительные 0.5 Вт в затворных цепях не имею значения при общих потерях >20 Вт.

 

12 hours ago, dinam said:

Я применяю конденсаторы между затвором и истоком в схемах с драйверами управления ШД, например, TMC5160A. Только с помощью этого конденсатора удаётся не меняя длительность фронтов спада и нарастания избавиться от сквозного тока. Который возникает от быстрого нарастания напряжения на стоке у закрытого транзистора. Номинал подбираю, моделируя в LTspice. Этот конденсатор приходится использовать, только для некоторых МОSFET, у которых соотношение емкостей затвор-сток и затвор-исток, такое что, при максимальном напряжении питания транзистор открывается.

Это обратная связь через Cgd, комбинация параметров: выходное сопротивление драйвера + Rg, ёмкость Cgd, пороговое напряжение открытия, величина dU/dt. Но вопрос не об этом.

 

9 hours ago, AlexOr said:

Такой конденсатор иногда дает возбуждение транзистора на частотах 30-100 МГц в момент этого плавного переключения. Нужно ставить резистор 5-20 Ом последовательно с конденсатором.

Но тогда он и замедлять переключение перестанет.

 

Пока не видел колебаний в затворных цепях, с этими драйверами, транзисторами, трассировкой. Есть выбросы на выходном терминале, которые видимо вызваны сквозным током перезаряда Qrr у закрытого транзистора и повлиять на это можно только замедлением.

[Plain 168]

47 минут назад, amaora сказал:

повлиять на это можно только замедлением

Повторю, не только, а в первую очередь мощнее драйвером и с двуполярным питанием.