¿Cómo puedo reducir el tiempo de cambio de un MOSFET?

Tengo un NMOS que está cambiando demasiado rápido para mi aplicación. En la puerta estoy enviando una onda cuadrada de nivel lógico (PWM). Desafortunadamente para mí, como se esperaba, la salida también es una onda casi cuadrada.

¿Cómo puedo hacer que el Vout sea más trapezoidal? O dicho de otra manera, ¿cuál es la modificación más simple que puedo hacer para disminuir la velocidad de respuesta en la salida?

Nota: (Vin) es el voltaje aplicado en la puerta del NMOS y (Vout) es el voltaje que se ve en el drenaje del NMOS.

El único control que tiene sobre la resistencia del FET es el voltaje de la fuente de la puerta. Necesitas ralentizar el cambio de ese voltaje. La forma más común de hacerlo es un filtro RC en la puerta. Coloque una resistencia entre la fuente de su unidad y la compuerta del dispositivo, y la capacitancia parásita de la compuerta formará un filtro RC. Cuanto más grande es la resistencia, más lento es el encendido y apagado.

Si la resistencia se vuelve demasiado grande, puede tener problemas de inmunidad al ruido (disparadores de compuerta falsa y similares), por lo que más allá de cierto valor de resistencia (tal vez en el rango de 10k-100k) es mejor agregar una fuente de puerta de capacitancia para ralentizar el cambio abajo aún más.

Como regla general, siempre pongo un filtro RC con una resistencia pulldown en todos los FET. Esto permite el control del tiempo de subida y proporciona una inmunidad al ruido mejorada.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Tenga en cuenta que cada vez que su FET no se gasta completamente "encendido" o "apagado", ve mayores pérdidas. Si está encendido, el dispositivo tiene un voltaje muy bajo a través de él. Si está apagado, el dispositivo no tiene corriente a través de él. De cualquier manera, baja pérdida. Pero si está en el medio, el dispositivo ve tanto voltaje como corriente, lo que significa que su disipación de energía es mucho mayor durante ese período. Cuanto más lento cambie, mayor será la pérdida. En qué punto se convierte en un problema depende del FET, la fuente y la frecuencia de conmutación.

¿No tienes suficiente tiempo Miller? Solo extiéndelo.

Spehro tiene el enfoque correcto aquí. Voy a montar la cola de su abrigo y ampliaré un poco la idea, porque es una muy buena idea para este tipo de cosas.

$C_{\text{dg}}$$g_{\text{fs}}$$C_{\text{dg}}$$C_{\text{fb}}$

$V_{\text{drv}}$$V_{\text{ds}}$$R_g$$R_L$$g_{\text{fs}}$$C_{\text{fb}}$$V_{\text{gs}}$$V_{\text{ds}}$$V_{\text{drv}}$

$-\frac{R_L}{s C_{\text{fb}} \left(g_{\text{fs}} R_g R_L+R_g+R_L\right)+1}$

$R_g$$R_L$$g_{\text{fs}}$$C_{\text{fb}}$

$R_g$$R_L$$V_{\text{drv-pk}}$$V_{\text{cc}}$$g_{\text{fs}}$

$V_{\text{ds}}$$V_{\text{drv-pk}}$

$C_{\text{fb}}$$C_{\text{fb}}$

Puede agregar una resistencia en serie a la puerta. A menudo, esto se hace para retrasar los tiempos de subida y bajada con el fin de reducir la EMI o evitar un exceso excesivo. Obviamente, esto aumenta las pérdidas de conmutación (pero no las pérdidas de conducción), por lo que hay una compensación. Además de hacer que el cambio se ralentice, también agregará un tiempo de retraso, así que tenga esto en cuenta si existe la posibilidad de una conducción cruzada o problemas similares.

$C_{GS}$$C_{DG}$$C_{DG}$

¿Cuáles son las condiciones de funcionamiento de su MOSFET?

Cuando se usa como un interruptor, el MOSFET se encuentra la mayor parte del tiempo en dos estados:

• $V_{\text{ds}}$
• $V_{\text{ds}}$$I_{\text{d}} \times R_{\text{ds_on}}$$I_{\text{d}}$$R_{\text{ds_on}} \times I_{\text{d}}^2$

$V_{\text{ds}}$$I_{\text{d}} \times V_{\text{ds}}$

Si planea, por diseño, colocar su MOSFET más tiempo en este tercer estado, debe asegurarse de que el aumento de la temperatura de su unión no permita que pase por encima de la temperatura máxima permitida para esa unión. (que se encuentra en la hoja de datos) La reducción de la velocidad de respuesta de un MOSFET debe estudiarse cuidadosamente.

No sé lo que conduces con él. Si es un LED y desea que se vuelva más y más brillante, pero lentamente, será mejor que use un PWM en la puerta de su MOSFET y aún lo use como interruptor. Si el PWM es muy rápido, el ojo humano no lo notará.

El mismo enfoque también es válido para conducir un motor.