Como reduzir o atraso no desligamento do MOSFET

O título diz tudo em aplicações de comutação de sinal - além de escolher um dispositivo diferente, como posso reduzir o atraso no desligamento dos MOSFETs (canal N)? Existe algo semelhante ao Baker Clamp usado para BJTs?

Um gate MOSFET e um driver têm algo parecido com isto:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

é principalmente a capacitância de porta do próprio MOSFET. O driver pode adicionar alguma capacidade própria, mas geralmente é insignificante.$C_G$

e R G vêm principalmente do circuito do controlador de portão. Os líderes do MOSFET também contribuem, mas em menor grau.$L_G$$R_G$

também está expressamente adicionado em alguns circuitos de excitador para amortecer a ressonância de L L e C L . Sem esse amortecimento, o toque pode resultar na tensão no portão do M1, fazendo excursões transitórias muito além da tensão fornecida pelo V G S , às vezes excedendo o máximo especificado pelo MOSFET e danificando o portão.$R_G$$L_G$$C_G$$V_{GS}$

Para os tempos de troca mais rápidos possíveis, você deseja que tudo isso seja o mínimo possível.

$R_G$

^{simule este circuito}

Para um exemplo mais complexo, consulte o lado inferior de uma ponte mosfet com 3.3V . Obviamente, também existem soluções integradas.

$R_G$

$L_G$$R_G$

$L_G$$R_G$

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

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

Além disso, lembre-se de que, se você conseguir um desligamento muito rápido, poderá esbarrar no seu MOSFET.$\frac{dv}{dt}$

do International Rectifier - Power MOSFET Basics

$R_G$

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

um exemplo, para 2N7000

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

$V_{th}$

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

Não tentando competir com a resposta de Phil, porque é realmente bom. Mas, algumas coisas para pensar.

Você não menciona o tipo de peça que está usando, mas se realmente precisar reduzir o atraso no desligamento, poderá precisar usar uma peça de montagem em superfície. Uma parte de um TO-220, por exemplo, terá embutido no pacote 7nH de indutância e até 10 Ohms de resistência de porta que você não pode fazer nada. Enquanto uma peça de montagem em superfície teria mais indutância de 3nH e resistência de porta de 3 Ohms, que poderia ser trocada muito mais rapidamente.

No que diz respeito a puxar a carga para fora do portão mais rapidamente, você pode considerar adicionar um transistor pnp pull down no portão do FET. Algo assim:

$\beta$

Se você deseja diretrizes quantitativas para encontrar a resistência mínima do portão que deve ser usada, consulte este post.

Existem várias coisas que você pode fazer para acelerar o desligamento de um MOSFET.

1) Use um driver de gate de impedância mais baixa capaz de descarregar a capacitância do gate mais rapidamente.

2) Se você tiver um resistor em série, desde o driver do gate até o gate, tente diminuir um pouco o valor dessa resistência.

3) Se houver um resistor em série com a porta do driver, tente colocar um capacitor nesse resistor em série. Isso pode acelerar o desligamento do FET, desde que o driver tenha uma impedância baixa o suficiente e a constante de tempo R / C do par resistor / capacitor permita que o capacitor seja descarregado antes da transição de ligado para desligado.

4) Tente polarizar o driver do gate para o FET, de modo que o gate gire uma pequena quantidade abaixo da tensão da fonte durante e após a transição off do gate. Se a fonte estiver em GND, tente obter o portão algumas centenas de milivolts abaixo de GND.

Além do que Michael Karas diz, não há sentido em aplicar mais voltagem do que a necessária. Isso, de maneira indireta, é o que a braçadeira de padeiro faz com um BJT.

Portanto, você acha que, para ativar adequadamente o FET, você precisa (digamos) de 5V, mas aplica 10V - 5 desses volts precisam ser "descarregados" antes que o FET inicie a fase de desligamento.

É "fácil" com um BJT automatizar isso com diodos, mas se você pode selecionar exatamente quanta tensão de porta você precisa aplicar (dependente da placa de circuito) e levar em conta a temperatura e outras coisas (isso pode significar que você precisa de um volt ou mais dois ), você pode economizar alguns nano segundos.