Arduino ile maksimum MOSFET anahtarlama hızı

[taydin]

@taydin hocam senin skopta kanal çoktur. pwm ve gate sinyallerini de ekleyince elinizdeki mosfetin gate kapasitansı da belli oluyor. Benim testlerde logic mosfetlerde* kapasitenin daha yüksek olduğunu gördüm.


Drain source voltajının büyüklüğü de etkiliyor kapanma hızını.
düzeltme*

Bir dakika yanlış yapmışım zaten. Kare dalga negatife de iniyor Şimdi gate ile tekrar yapıyorum.

 

[taydin]

1 kHz

 

[taydin]

10 kHz

 

[taydin]

50 kHz

 

[taydin]

68 kHz. Artık bu noktadan sonra MOSFET full OFF olmuyor.

 

[taydin]

Şimdi bu son ölçümde gate voltajını ölçüyorum doğrudan. Sinyal jeneratörünün çıkışında bir sürpriz olmasın diye ona da baktım, o voltaj muntazam.

 

[taydin]

Besleme voltajını 12 V yaptım, grafik neredeyse aynı

 

[taydin]

Şimdi burada şu hemen dikkat çekiyor. MOSFET çok hızlı ON oluyor, ama OFF olması çok uzun sürüyor.

Tam ON olma süresi 2.6 μs iken tam off olma süresi 7 μs.

 

[semih_s]

Buradaki kısıtlayıcınız gate direnciniz. Gate kapasitansını boşaltamıyorsunuz. bana mı öyle geliyor gate voltajı 0'a hiç mi inmiyor.

 

[taydin]

Buradaki kısıtlayıcınız gate direnciniz. Gate kapasitansını boşaltamıyorsunuz. bana mı öyle geliyor gate voltajı 0'a hiç mi inmiyor.

Evet belli bir frekanstan sonra sıfıra inmiyor gate voltajı. şimdi tam on ve tam off kriterine göre 68 kHz de çalıştırabiliyoruz, ama bu kriter çok da faydalı bir kriter değil. Asıl faydalı olan, gate palsinin duty cycle değerini olabildiğince eşit bir şekilde çıkışa yansıtabilmek. Eğer çıkış duty cycle, giriş duty cycle'dan en fazla %1 farklı olabilir kriteri koyarsak, maksimum gate sürme frekansımız 1 kHz oluyor ... Eğer bu kriteri %10 olarak gevşetirsen maksimum gate frekansımız 9 kHz oluyor.

Şimdi ikinci denemeyi 10 Ω gate direnci ile yapacağım.

 

[semih_s]

Buradaki kısıtlayıcınız gate direnciniz. Gate kapasitansını boşaltamıyorsunuz. bana mı öyle geliyor gate voltajı 0'a hiç mi inmiyor.

Bununla beraber PWM sinyali değişmesine rağmen gate voltajında hiçbir değişiklik olmuyor. gate kapasitansı dolmaya başlamasına ragmen (veya boşalmaya başlamasına rağmen gate gerilimi sabit kalıyor bir süre. Burayı önce ben bulsaydım Semih yaylası koyardım adını ama başkası bulmuş ve miller platosu olmuş . buranın uzunluğu da Vds'ye bağlı oluyormuş.

Şurada biri incelemesini yapmış:

Why is the gate charge curve (Miller plateau) of MOSFETs dependent on Vds?

I don't understand why the gate charge curve (exactly: the Miller plateau part) of MOSFETs is dependent on the drain-source voltage Vds. As an example, the datasheet of of the IRFZ44 shows on page...

electronics.stackexchange.com

 

[taydin]

10 Ω gate direnci ve 68 kHz. Gate voltajı geçişi ile drain geçişleri tam olarak örtüşüyor.

 

[taydin]

200 kHz. Bu frekansta gate sinyalinde bir jitter var, nedenini bilmiyorum. Ayrıca MOSFET off olurken ciddi ringing var.

Ama gene de MOSFET net bir şekilde on ve off oluyor

 

[taydin]

500 kHz. Jitter ve ringing sorunları had safhada, ama halen MOSFET net bir şekilde on off oluyor.

 

[taydin]

Buradaki ringing olayı uygun bir snubber devresi ile kontrol altına alınabilir, bu önemli bir sorun değil. Ama jitter nereden kaynaklanıyor onu bilmiyorum.

İşte burada gate sürücüsünün neden kullanılması gerektiği ile ilgili tablo ortaya çıkıyor. Daha önce gate kapasitesi 1 kΩ + 50 Ω üzerinden şarj ve deşarj oluyordu, şimdi ise 10 + 50 Ω üzerinden şarj/deşarj oluyor. Sinyal jeneratörünün de akım verme kapasitesi müsait, gereken şarj deşarj akımlarını karşılayabiliyor.

Ama bir arduino ile bunu sağlamamız mümkün değil, çünkü GPIO pinlerinin akım limitlerine riayet etmek için en az 1 kΩ luk gate direnci kullanmamız gerekiyor. O yüzden arduino ile elde edebileceğimiz MOSFET anahtarlama hızı, %1 duty cycle sadakati istiyorsan 1 kHz, %10 yeterli ise 9 kHz. Bir şekilde sadece on off yapabilsin, off süresinin çok kısa olması sorun değil diyorsak da 68 kHz.

 

[ozkarah]

Üstat ringing büyük ihtimalle probun GND kablosunun uzunluğundan kaynaklanıyor.
Aşağıda işaretlediğim kablo sanırım o.

Prob ile gelen spring uç devre üzerinde güzel ama mesafe orantısız olunca kullanmak zor oluyor. Biraz daha kolay test yapabilmek için ben probun GND klipini çıkartıp ucun arkasındaki yüzeyi temas ettirmeye çalışıyorum. Ya da bakır kablo ile şöyle bir şey yapıyorum. Gerkirse kabloyu da lehimliyorum.

Bu şekilde oraya elle tutturma imkanınız varsa ringinge etkisi olacak mı bir test edebilir misiniz?

 

[taydin]

GND yayı ile ölçüm hiç fark yaratmadı. Ama 50 cm artı kablosu, 50 cm de eksi kablosu var. MOSFET dibinde de bir bypass falan yok. Bir de Akım da 1.25 A, bence bu kabloların kaçak endüktansı yaratıyor bu silkelenmeyi.

 

[Endorfin35+]

Şimdi burada şu hemen dikkat çekiyor. MOSFET çok hızlı ON oluyor, ama OFF olması çok uzun sürüyor.

Tam ON olma süresi 2.6 μs iken tam off olma süresi 7 μs.

Burayı tam anlamadım. Sürelerin gate Sinyali ile arasındaki ilişki hangisi. Ben yüksek frekans anahtarlama yapmadım ama 1us altında mosu hem açtım hemde kapattım. Bu süre bana çok hızlı geldiği için sunbber ile kapanma süresini uzatmıştın.

 

[Endorfin35+]

Yanlız pcb üzerinde almıştım ölçümleri. Belki açıktaki testler farklı olabilir.

 

[Endorfin35+]

Bu arada mosfetler arasında test yaparken mosfetleri entegre soketiyle kullandım kolaylık oluyor. dip8 soketi kesip kullandım, düşük akımlarda sıkıntı olmayacağını düşündüm.

Jst sm 3pin female sokete to220 süper oturuyor. Seri üretim bir makinede sadece led için 12v gerekliydi. 7812 yi böyle jst soket ile alü gövdeye vidalayarak kullanmaya başladım. Hiç sorun çıkarmadılar...