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Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)



  1. #1
    marmotte

    Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)


    ------

    Salut à tous,

    Dans une application, mon micro-contrôleur commande directement plusieurs MOSFET canal N (FDV301N) sans passer par des résistances de grille. Je suis tombé par hasard aujourd'hui sur un message dans un forum indiquant qu'il fallait toujours mettre une résistance série entre grille et commande afin de limiter le courant d'appel du MOSFET (du à la capacité de grille Ciss) lors de sa commutation.

    Cependant ce message n'allait pas plus loin dans l'explication, en particulier sur comment calculer cette valeur et en fonction de quels paramètres.

    J'imagine qu'il faut tenir compte de la tension d'alimentation du MCU, de l'intensité débitable par ses sorties, de la fréquence de commutation de MOSFET et de l'intensité du courant qu'il laisse passer.

    Pour la valeur de R minimum, je pense qu'il faut tenir compte du courant max de sortie du MCU, et de son alim.

    Imaginons un MCU alimenté sous 5V, avec Ioutmax = 25mA,
    ==> Rgmini = 5/0.025 = 40ohms C'est bon?

    Pour Rmaxi, on calcul la fréquence de coupure du filtre passe bas obtenu par l'association Rg avec Ciss:

    Fc = 1/(2*PI*Rg maxi*Ciss)

    Dans mon application le MOSFET me sert à inverser un signal issu du module UART à 57600 bauds (soit fmaxi = 2/57600 = 28.8kHz => environ 30kHz)

    Rgmaxi = 1/(2PI*Ciss*Fc) = 560kohms Toujours bon?


    Par contre, quid de la résistance Rgs pour assurer que le MOSFET-N est bien bloqué lorsque la commande est en haute impédance / en l'air (lors de l'init/démarrage du MCU)


    Vous l'aurez compris, je cherche toutes les infos nécessaires pour utiliser "correctement" les MOS par une commande via un MCU, toutes documentations ou aide sera la bienvenue.


    Merci d'avance à vous

    -----
    If the world doesn't change today, what would it be tomorrow?

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  3. #2
    DAUDET78

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Tu ne t'embêtes pas .... 220 ohms de résistance série et une PullDown de 10K

    Par contre ton NMOS doit être "TTL" ou "Logic", ce qui veut dire qu'il est garantie en Ron pour 5V de Vgs
    J'aime pas le Grec

  4. #3
    carcan

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Salut !

    c'est vrai que la valeur n'a pas vraiment d'importance tant qu'elle reste faible (je mets tjs 100ohms).

    Par contre, pour les mosfet "intelligents" ou avec entrée TTL, il 'ny a pas besoin de résistance d'entrée.

    A+
    Laurent

  5. #4
    DAUDET78

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Citation Envoyé par carcan Voir le message
    il 'ny a pas besoin de résistance d'entrée.
    Ils n'ont pas d'entrées capacitives ?
    J'aime pas le Grec

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Murayama

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Bonjour!

    Tout dépend de l'application. Si c'est pour commuter à basse
    fréquence, vu que la capacité du FET est de l'ordre de quelques
    dizaines de pf (ouais, bon, ça dépend du FET), il n'est pas vraiment
    nécessaire de mettre des résistances. Je n'en mets jamais, mais
    il faut dire que mes applications les plus voraces plafonnent dans
    les 50 mA tout compris.

    Pascal

    Citation Envoyé par marmotte Voir le message
    Salut à tous,

    Dans une application, mon micro-contrôleur commande directement plusieurs MOSFET canal N (FDV301N) sans passer par des résistances de grille. Je suis tombé par hasard aujourd'hui sur un message dans un forum indiquant qu'il fallait toujours mettre une résistance série entre grille et commande afin de limiter le courant d'appel du MOSFET (du à la capacité de grille Ciss) lors de sa commutation.

    Cependant ce message n'allait pas plus loin dans l'explication, en particulier sur comment calculer cette valeur et en fonction de quels paramètres.

    J'imagine qu'il faut tenir compte de la tension d'alimentation du MCU, de l'intensité débitable par ses sorties, de la fréquence de commutation de MOSFET et de l'intensité du courant qu'il laisse passer.

    Pour la valeur de R minimum, je pense qu'il faut tenir compte du courant max de sortie du MCU, et de son alim.

    Imaginons un MCU alimenté sous 5V, avec Ioutmax = 25mA,
    ==> Rgmini = 5/0.025 = 40ohms C'est bon?

    Pour Rmaxi, on calcul la fréquence de coupure du filtre passe bas obtenu par l'association Rg avec Ciss:

    Fc = 1/(2*PI*Rg maxi*Ciss)

    Dans mon application le MOSFET me sert à inverser un signal issu du module UART à 57600 bauds (soit fmaxi = 2/57600 = 28.8kHz => environ 30kHz)

    Rgmaxi = 1/(2PI*Ciss*Fc) = 560kohms Toujours bon?


    Par contre, quid de la résistance Rgs pour assurer que le MOSFET-N est bien bloqué lorsque la commande est en haute impédance / en l'air (lors de l'init/démarrage du MCU)


    Vous l'aurez compris, je cherche toutes les infos nécessaires pour utiliser "correctement" les MOS par une commande via un MCU, toutes documentations ou aide sera la bienvenue.


    Merci d'avance à vous

  8. #6
    DAUDET78

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Citation Envoyé par Murayama Voir le message
    vu que la capacité du FET est de l'ordre de quelques dizaines de pf
    Un NMOS, c'est de l'ordre de 2nF
    J'aime pas le Grec

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  10. #7
    Murayama

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Bonjour!

    Un NMOS particulier, c'est possible.
    Plus le FET est gros, plus sa capacité est grande. Dans les très
    petits, il y en a de l'ordre du pF (j'avais cherché récemment,
    plus par curiosité qu'autre chose quel était le record de basse
    capacité, et il y en a un de l'ordre du pF. Et c'est un canal N).
    Et dans ce cas, il faut retenir aussi que la résistance ON est
    forte.

    Quand on veut un courant plus élevé pour piloter par exemple
    un petit moteur, de l'ordre de 1 A ou 2 et qu'on ne cherche pas
    trop le rendement (ex: vibreur de téléphone), on peut trouver
    des FETS avec une capacité de l'ordre de 100 pF.

    2nF, ça correspond à mon avis à une grosse bestiole. Genre
    ampli audio ou quelque chose comme ça, non?

    Bref, ça dépend des FETS, comme je le disais d'ailleurs dans mon
    précédent message.

    Pascal

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    Un NMOS, c'est de l'ordre de 2nF

  11. #8
    DAUDET78

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Citation Envoyé par Murayama Voir le message
    Quand on veut un courant plus élevé pour piloter par exemple un petit moteur, de l'ordre de 1 A ou 2 et qu'on ne cherche pas trop le rendement (ex: vibreur de téléphone), on peut trouver des FETS avec une capacité de l'ordre de 100 pF.
    tu as un exemple de NMOS 2A qui a 100 pF de capacité grille ?
    J'aime pas le Grec

  12. #9
    Murayama

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Bonsoir!

    Ben pas exactement 2A ni 100 pF, mais par exemple:

    De mémoire, de chez NXP:
    Caractéristiques approximatives.
    PMZ250

    Capacité (Ciss) +/- 50 pF
    VGS de l'ordre de 1V
    RDS on de l'ordre de 300 mOhm
    Courant de source (+/-) 2,5A
    Pic : 4,5 A

    Énorme avantage pour ce que je fais: il fait 1mm de long, 0,6
    de large et à peu près pareil de haut.

    Pascal


    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    tu as un exemple de NMOS 2A qui a 100 pF de capacité grille ?

  13. #10
    DAUDET78

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Il fait 45pF .... mais son Rds de 0,3 ohm est spécifié pour 0,2A
    http://www.datasheetdir.com/PMZ250UN+download

    avec les courbes typiques, il dissipe, pour 2A drain environ 0,3*2²=1,2W ... ce qui améne à une température de jonction de 100° (pour 25° ambiant !) ... ce qui amène à un Ron de 0,3*1,3= 0,39(fig8) soit une puissance de 0,39*2²=1,56W etc etc .... il explose

    Il faut être raisonnable, un NMOS 2A à une capacité d'entrée de l'ordre de 2nF
    J'aime pas le Grec

  14. #11
    Murayama

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Ben évidemment!

    Mais comme je l'ai dit au début, ça dépend de l'application.
    Et puis ça dépend ce que l'on retient des specs. J'ai retenu
    la valeur 2,5 A et 4,5 en pic parce que c'est dans les specs.
    Ce sont des valeurs en régime impulsionnel et continu court.
    Mais faut pas exagérer non plus.
    En admettant que vous pesiez 75 kg, si vous faites de l'alpinisme,
    vous prenez une corde qui supporte 1,5 tonnes, ou une ficelle qui
    supporte 75 kg?

    Pascal

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    Il fait 45pF .... mais son Rds de 0,3 ohm est spécifié pour 0,2A
    http://www.datasheetdir.com/PMZ250UN+download

    avec les courbes typiques, il dissipe, pour 2A drain environ 0,3*2²=1,2W ... ce qui améne à une température de jonction de 100° (pour 25° ambiant !) ... ce qui amène à un Ron de 0,3*1,3= 0,39(fig8) soit une puissance de 0,39*2²=1,56W etc etc .... il explose

    Il faut être raisonnable, un NMOS 2A à une capacité d'entrée de l'ordre de 2nF

  15. #12
    marmotte

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Merci a vous pour vos réponses, donc pour conclure, si j'ai bien compris:
    - 100 à 200 ohms pour la résistance série de grille
    - quelques 10kohms pour la résistance Rgs (bizarrement j'ai souvent vu des montages avec plusieurs 100aines de kohms, voir quelques Mohms???)

    Valables dans le cas ou l'on travaille en basse fréquence (< à qq centaines de kHz) et ou l'on ne commute pas de courants forts.
    If the world doesn't change today, what would it be tomorrow?

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  17. #13
    DAUDET78

    Re : Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

    Citation Envoyé par marmotte Voir le message
    - quelques 10kohms pour la résistance Rgs (bizarrement j'ai souvent vu des montages avec plusieurs 100aines de kohms, voir quelques Mohms???)
    10K , 100K c'est pareil ... 1M c'est un peu trop (conduction du NMOS par couplage capacitif avec une autre source)
    J'aime pas le Grec

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