So bestimmen Sie die maximale PWM-Frequenz für den Transistor (2SK2554)

Wie kann ich die maximal vernünftige PWM-Frequenz für den Transistor 2SK2554 bestimmen (schätzen)?

Ich habe Timings im Datenblatt gefunden :

Ich könnte die Frequenz daraus abschätzen (und sicherstellen, dass alle diese Zeiten 20-50x kürzer sind als meine PWM-Zykluslänge oder ähnliches. Aber ich habe Vgs zwischen 4-5V, mein maximaler Strom beträgt 10A.

Ich frage, weil ich jetzt eine langsame PWM habe (~ 1 kHz), aber ich möchte wissen, wie schnell meine PWM sein kann, ohne beim Schalten zu viel Strom zu verlieren.

Meine Ladung ist eine große Blei-Säure-Batterie (Laden) oder ein Widerstand (Entladen).

Bisher habe ich eine Simulation mit einem ähnlichen, etwas kleineren Transistor (2SK2553) durchgeführt, da in meinem Multisim kein 2SK2554 vorhanden war.

Dies ist ein Diagramm für Vgs = 4V.

Wie viel Zeit (zum Beispiel in Prozent) kann meine Schaltzeit von der PWM-Zykluszeit in Anspruch nehmen?

Der Hauptfaktor, der die Schaltgeschwindigkeit bestimmt, ist nicht nur der MOSFET selbst, sondern auch die Schaltung, in der Sie ihn verdrahtet haben.

$V_{th}$

Es läuft also im Grunde darauf hinaus, wie schnell Sie diesen Kondensator laden und entladen können .

Je länger das Laden oder Entladen des Kondensators dauert, desto länger dauert das Schalten des Geräts, und desto mehr Leistung wird während dieser Schaltperiode verbraucht.

Es gibt ein sehr schönes PDF-Dokument von International Rectifier, das Sie in die Grundlagen von MOSFETs einführt . Der Abschnitt mit der Überschrift "Gate Charge" ist eine gute Lektüre für dieses Problem.

$\tau=R \times C$$100 × 7.7e-9 = 770ns$

Angenommen, Sie haben eine 8-Bit-PWM, das sind mögliche 256 Werte. Sie benötigen also ein absolutes Minimum von 770 ns * 256 Zeitscheiben zum Umschalten, dh 197.120µs, oder eine absolute maximale Frequenz von 5073Hz. Ich würde es auf die Hälfte beschränken, um zwischen dem Ein- und Ausschalten mindestens eine Zeitscheibe des Level-Laufwerks zu gewährleisten.

Das ist natürlich nur ein grober Wert. Wenn Sie diese PDF-Datei lesen und mit den Werten im Datenblatt vergleichen, können Sie möglicherweise genauere Werte ermitteln.

Wenn ein Schritt auf ein Mosfet-Tor trifft, gibt es eine gewisse Verzögerung, bevor der Mos vollständig eingeschaltet ist. Dies muss berücksichtigt werden, wenn Sie nicht mit einem MOS enden möchten, der die meiste Zeit damit verbringt, sich einzuschalten (aus), anstatt in seinen idealen Zuständen (nicht) zu leiten, dh "vollständig eingeschaltet" und "vollständig ausgeschaltet". .

Wenn die Schritte eintreffen, passieren zwei Dinge: Die Gate-Source-Kapazität muss sich aufladen und der Inversionsbereich muss sich unter dem Gate bilden. Es gibt eine Art "tote" Verzögerung, dh es passiert nichts, sowohl beim Ein- als auch beim Ausschalten, da kein Strom (oder der gesamte mögliche Strom) fließen kann, wenn die Ladung am Gate unter oder über einem bestimmten Schwellenwert liegt. Diese Verzögerung ist die Verzögerungszeit.

Die Anstiegs- und Abfallzeiten berücksichtigen die Zeit, die der Strom benötigt, um seinen Maximalwert oder Null zu erreichen. Es ist, als würden Sie entlang der Mos-Eigenschaften im linearen Bereich (Triodenbereich) gehen.

Während die Verzögerungszeiten wahrscheinlich ziemlich konstant sind, hängen die Anstiegs- und Abfallzeiten stark von der Gate-Spannung ab:

• Beim Einschalten ist die Anstiegszeit umso geringer , je höher die Ziel- Gate-Spannung ist
• Je niedriger die auf auszuschalten, beginnend Gatespannung niedriger die die Abfallzeit

$V_{GS}$

In Bezug auf Ihr Timing würde ich die Verzögerung und die Anstiegs- (Abfall-) Zeit für jeden Übergang summieren:

$t_{ON}+t_{OFF}=2580ns$

1% ist ohnehin eine recht konservative Grenze. Dies bedeutet, dass die Welle wirklich wie eine Rechteckwelle aussieht, wenn Sie sie durch ein Zielfernrohr sehen. Sie können wahrscheinlich noch ein wenig höher gehen und sicher sein, dh Sie zerstreuen nicht viel.