Commande MOSFET par MCU (calcul resistance grille)

[marmotte]

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
-----

[DAUDET78]

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

[carcan]

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

[DAUDET78]

il 'ny a pas besoin de résistance d'entrée.

Ils n'ont pas d'entrées capacitives ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Murayama]

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

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

[DAUDET78]

vu que la capacité du FET est de l'ordre de quelques dizaines de pf

Un NMOS, c'est de l'ordre de 2nF

[Murayama]

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

Un NMOS, c'est de l'ordre de 2nF

[DAUDET78]

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 ?

[Murayama]

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

tu as un exemple de NMOS 2A qui a 100 pF de capacité grille ?

[DAUDET78]

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

[Murayama]

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

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

[marmotte]

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.

[DAUDET78]

- 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)