Salut,
Je suis entrain de choisir un driver mon MOSFET, et j'aimerais donc calculer le courant de grille maximal absorbé par la grille à chaque commutation.
J'arrive à calculer le courant moyen.
P=1/2*Ciss*Vgs^2*F
Pour le : http://www.fairchildsemi.com/ds/ND/NDT3055L.pdf, on a par exemple :
Ciss=345pF
avec Vgs=15V et F=100kHz
P=3,88mW
Soit Imoy=0,26mA
Ce courant est très faible, c'est normal, mais comment calculer le courant de pointe qui intervient à chaque commutation.
Merci d'avance.
Bonjour,
il faut chercher dans la datasheet la charge max de la gate en nC.
Puis selon le temps de montee du signal de commande vous appliquez:
Imax=Qmax/tmin
tmin est le temps de montee du signal de commande.
C'est pourcela que l'on met generalement une resistance dans la gate pour ralentir la charge de la gate et ainsi diminuer les pics de courants et ameliorer la CEM.
Dans votre cas on a Qmax=20nC T=10 micro secondes (frequence de travail 100KHz)
si tmin= 100ns on a Imax= 0.2A (Tmin est le temps de montee du signal de commande)
Avec 10ns -> Imax=2A
La datasheet donne le temps de montee max du transistor a 20ns, donc le Imax peut-etre de 1A.
@+
Vous m'avez dit que le temps de monté donné dans la doc est le temps de monté max.
On a donc Imax=20/20=1A
Et si je limite le courant à moins de 1A, que ce passe t-il ?
Il mettra pas plus de temps pour commuter ?
Et quel est le courant max que je peut envoyer dans la grille ?
Merci d'avance.
Si vous limitez le courant la gate mettra plus de temps à se charger c'est tout.
Ensuite tout dépend de ce que l'on veut faire, la nature de la charge, l'intérêt ou non d'être rapide en commutation, etc.
Le mos a ses propres caractéristiques que vous ne pourrez pas dépasser par la commande, au mieux vous finirez par le détruire... par un échauffement excessif notamment.
En principe on détermine ce qu'on veut obtenir, puis on sélectionne un candidat (mos) qui pourra remplir la fonction dans des conditions normales de commande.
Il ne s'agit pas d'injecter 2A dans la grille même transtoirement pour commuter une charge résistive de 1A en 10ns, ça n'a pas vraiment d'intérêt.
Ok, vous ne m'avez juste pas spécifié quel est le courant de grille maximal que je peux envoyer ?
En général on essaye de faire commuter le MOS au plus vite a fin d'éviter les pertes.
Mon but n'est pas d'envoyer 10A mais simplement de savoir à quelle valeur je suis limité.
Merci.
Si vous pouvez également me conseiller sur les critères de choix pour un driver.
Si par exemple je me fixe 2A de courant de grille max.
Es ce que je doit prendre un driver 2.1 ou 2.5A ou plutôt 4-5A pour avoir une marge.
Je sais également qu'il faut choisir le driver selon un temps qui est a comparer au temps de commutation du MOSFET.
Pourriez vous m'en dire plus à ce niveau la ?
Il est non seulement inutile d'essayer de faire commuter un MOS plus vite que ce qu'il ne peut le faire, mais en plus, cela cause des stress et des dégradations pouvant aller jusqu'à la destruction immédiate, par amorçage de structures SCR internes ou de gradients de tension sur la grille en polySi.Envoyé par *Baby*
De toutes manières, quand tu arriveras réellement à un temps de descente (mesuré) approchant les 20ns sur le courant de drain, on pourra en reparler.
Je crois qu'on a un certain temps devant nous...
Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
C'est bien ce que je dit, mon but n'est pas d'essayer de le faire commuter plus rapidement qu'il ne le peut.
Mais vous êtes quand même d'accord avec moi que plus la commutation est rapide moins, il y a de pertes.
Pouvez vous m'indiquer quel est le courant de grille max, juste par simple curiosité pour comprendre.
Et me conseiller sur les critères de choix d'un driver.
Merci.
Le courant de grille n'est pas spécifié dans les abs max ratings, parce que personne ne se casse le Q à essayer d'approcher cette limite, mais le fait est que si tu essayes d'aller trop vite, ça casse (je le sais, j'ai essayé).
De toutes manières, à ces vitesses, que tu aies 10ns ou 50, ça ne change rien: les pertes en CV²F dominent, et c'est la transition de tension qui va dominer, pas le croisement I*U.
Si tu veux réellement diminuer les pertes de façon substantielle (sans te fatiguer), il faut employer des structures résonantes, classe E, quasi résonantes, ZVS, etc: c'est là que tu auras de vrais gains, pas dans la poursuite du "sacré graal " de la vitesse pure.
Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
> si tu essayes d'aller trop vite, ça casse (je le sais, j'ai essayé).
Qu'est-ce qui a cassé ?
En synchrone, quand un MOS tire trop vite, l'autre peut se mettre à conduire par solidarité (dV/dT) et donc boum, mais à part ça ? Inductance dans la grille ?
Sinon, tu as plusieurs types de pertes,
- par commutation,
- la résistance des MOSFET
- inductance (R, pertes fer, etc)
- ESR des capas
- etc
Si tu essaies d'en réduire une le plus possible, les autres augmentent en général. Par exemple, entre 2 MOSFET de la même "génération", un plus rapide aura plus de RdsON, etc. Mais un MOSFET plus moderne peut avoir une Rdson plus faible et être plus rapide.
En fait,
- tu détermines les paramètres du circuit (tensions d'entrée, de sortie, courant de sortie, rendement minimum nécessaire pour éviter un dissipateur ou économiser les piles, etc)
- tu détermines la fréquence à utiliser et donc tu choisis l'inductance
- ensuite tu choisis le MOSFET et le driver
Ne pas mettre la charrue avant les boeufs, le MOSFET idéal change en fonction de la fréquence de travail...
Ok donc on va dire que c'est bon pour le courant max.
Pourriez vous juste encore me conseiller sur les critères de choix d'un driver.
Pour revenir à l'exemple :
Qmax=20nC et Tonmax=20ns
D'où Igmax=1A.
Donc je prend un driver qui supporte 2A par exemple pour avoir un peut de marge.
Et après je calcul la résistance de grille qu'il faut pour limiter le courant à 1A grâce à la tension de Miller, de Vgs et de Vgsth ? ou la résistance de grille n'est pas du tout nécessaire ?
Le MOS qui était piloté ainsi, dans un convertisseur ultra-rapide, à quelques MHz.
Même avec une charge faible sur le drain, ça flanchait, de manière parfaitement reproductible.
Le problème a été élucidé après la découverte d'une AN de IR sur le sujet, qui décrivait bien le mécanisme.
La "marge" dans ce cas n'est pas nécéssaire, elle est même limite malsaine: c'est comme si tu voulais atteindre chaque mois la limite négative absolue de ta carte de crédit: tu auras forcément un jour ou l'autre des problèmes.Donc je prend un driver qui supporte 2A par exemple pour avoir un peut de marge.
Et après je calcul la résistance de grille qu'il faut pour limiter le courant à 1A grâce à la tension de Miller, de Vgs et de Vgsth ? ou la résistance de grille n'est pas du tout nécessaire ?
Tu n'as pas à te préoccuper du courant de Miller, ou quoique ce soit: tu fais comme Hulk t'a dit, et après, le MOS va moduler lui-même son slew-rate en fonction des conditions, tu ne dois pas chercher à imposer les détails, juste à viser un temps global de commutation en fonction de la charge de gate qui soit raisonnable.
Une résistance de gate n'est pas absolument indispensable, mais est fortement conseillée, elle permet d'absorber les imperfections de design et de layout, et d'éviter des oscillations VHF.
Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
Un peu de lecture sur les pertes en conductions pour la route:
Avec ça vous saurez (presque) tout sur le sujet.
@+
> Le problème a été élucidé après la découverte d'une AN de IR sur le
> sujet, qui décrivait bien le mécanisme.
Intéressant. Si tu retombes dessus...
> Et après je calcul la résistance de grille qu'il faut
Si ton layout est bien serré (driver et MOSFET en CMS juste à côté, pas d'erreur sur le plan de masse, découplage, etc) normalement tu n'as pas besoin de résistance de grille, la résistance interne du driver suffit. Là c'est dans une optique CMS, fréquence assez haute, genre >200 kHz, inductance naine, layout soigné, etc
Pour un gros MOS raccordé avec des fils sur un dissipateur, ou un layout un peu douteux, là, la résistance peut s'avérer nécessaire pour éviter une oscillation (et la fumée).
Dans le doute mets la sur le PCB, au pire tu mets un bout de fil à la place...
A quelques MHz le modèle du mos change quelques peu, les inductances parasites du bounding sur Drain et Source interviennent sérieusement et surtout les capacités parasites sans compter le pire ennemi en RF la résistance R(GI) (internal gate resistor) non caractérisée dans les datasheets ainsi que bien sur l'inductance parasite de la source (circuit imprimé et bounding interne).
R(GI) se situe entre la commande et la capacité d'entrée.
Il faut choisir des mos ayant une géométrie différente et des boitiers réduits ou encore des "metal gate electrodes".
Si le mos commute une charge inductive comme un primaire de transfo, celui-ci devra avoir une inductance de fuite la plus faible possible car les dv/dt vont devenir violents.
Le circuit résonnant qui va se former en entrée par Ls et Ciss sera heureusement calmé par la résistance d'entrée qui peut être ajustée de manière optimale par la formule suivante:
Rgate=2.rac(Ls/Ciss - R(DRV)+R(GI))
R(DRV) étant la résistance de la source de commande.
On privilégiera aussi d'utiliser un transfo de commande pour la source à haute fréquence commandant le mos.
Bref il y a à dire là dessus, mais il faut retenir que dans ces cas particuliers de hautes fréquences on étudie d'abord l'étage de puissance que l'on caractérise puis seulement en dernier on étudie la commande en fonction des critères de la charge à piloter.
@+
Ma charge sont des LEDs donc pas inductives.
Le montage sera réalisé en CMS et on essayera de rapprocher au maximum le Mos et la diode pour éviter toute inductances parasistes.
Merci pour tous vos conseils, je vous tiens au courant.
Ce n'est pas exactement ce document là que je cherchais, il n'y a qu'un seul des mécanismes de défaut qui est décrit, mais c'est un début (p11 et 12)
www.irf.com/technical-info/appnotes/mosfet.pdf
Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
Merci pour le lien, je l'avais oublié, ce vicelard de BJT parasite...
> Ma charge sont des LEDs donc pas inductives.
Ça dépend de la longueur des fils
Mais comme tu mets une capa de découplage en sortie di driver et les LEDs ensuite, c'est la capa qui ferme le circuit en HF.
C'est quoi l'application pour vouloir commander des leds en haute fréquence vu qu'initialement la question c'était de charger super vite la grille ?
Je vois pas bien l'intérêt.
Je pense qu'il s'agit d'un driver de led en boost.
Dans ce cas on parle dans le vide parceque nul besoin de travailler méga vite au niveau du mos.
Oui c'est un driver de LED avec un Boost.
Mais je n'ai jamais voulu travailler méga vite. Je voulais juste savoir comment on calcul le courant de grille et quel et le courant limite de grille que l'on peut envoyer, ma question été plutôt d'ordre culturelle que appliqué à au driver de LED.
@+
Dans ce cas tu as toutes les réponses dans les documents qui ont été joints par Tropique et moi.
Oui oui j'ai eu toutes les informations que je voulais.
Merci encore.
