Driva PMOS

[thepirateboy]

Har en liten funderingar hur jag ska driva en PMOS från en mikrokontroller.
PMOS:en ska PWM:as med ca 100kHz

Jag tänkte använda en IRF5803 som har följande data:
VDSS = -40V
RDS(on) = 112mΩ
Total Gate Charge = 25nC
Gate-to-Source Voltage = +-20 V

Mikroprocessorn drivs med 5 volt och PMOS:en med ca 28 volt.
Eftersom Vgs är max -20 antar jag att jag inte kan dra gate till jord eller är jag ute och cyklar?

Har tittat lite på gatedrivare men har inte hittat nån riktigt lämplig och dessutom är dom svindyra.

Nån som har nåt tips på drivning?

[rehnmaak]

Det stämmer att G-S spänningen inte får överstiga 20V. Sedan kan man undra varför du vill köra med P-kanal? Generellt är P-kanal Mosfet dyrare och har sämre prestanda än motsvarande N-kanal. Enklast vore om du kunde köra med N-kanal och öppen drain till din last.

Svaret på frågan är att du måste fixa någon form av nivåskift på din styrsignal tex med en liten hjälptransistor och ett par motstånd. Kolla fig.4 i http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-940.pdf

EDIT: Jag tror jag fattar vad du vill göra. Om det är en variabel spänning du vill ha så bygger du en halvbrygga med två n-kanal mosfet och driver den med en vanlig mosfet drivare med boot-strap tex IR2114.

[Gustav180]

Skulle det här möjligen fungera? Zenerdioden väljer du så att transistorn öppnar, men inte överskrider maxvärdet. 15V är ett förslag.

[Sonar]

..eller bara så här...kolla bara att trissan pallar spänningen.

P-drive.JPG

[kasfrosk]

Dom här modellerna på nivåskift med i princip bara motstånd (plus eventuellt en zener om man vill vara lite mer säker) funkar helt OK om man bara ska slå på och av MOSFET-rackarn, för att till exempel bryta matningen till nån del av kretsen. Däremot så funkar dom ganska sällan om man vill PWM:a med nån slags respektabel farta. I det här fallet verkar det ju handla om 100kHz, så visst, inte så hög frekvens, men ändå inte så troligt att det funkar med den allra enklaste sortens drivning.

Sen misstänker jag att TS kanske borde ställa en annan fråga, nåt mer i stil med "hur styr jag spänningen till den här sortens mojäng på enklaste sätt", och att en PMOS inte alls är optimal. Men det är förstås ren spekulation.

[thepirateboy]

Ja, problemet med alla "passiva" lösningar är att det funkar inget vidare om man ska switcha med 100kHz.
Det borde dock gå att få till en push-pull lösning om man klurar lite.

Det jag vill göra är en LED-drivare och jag har inte sett nån applikation där dom använder annat än PMOS
men jag har kanske bara letat dåligt. http://ww1.microchip.com/downloads/en/A ... 00874C.pdf

Det är totalt 50 1W LED:s som ska kunna dimmas, dock inte separat utan det räcker med om alla dimmas samtidigt.
Om nån har en bättre idé än Microchip:s app. note så är det välkommet.

[bearing]

Jag har just använt den här med 11-30V in och omkring 8V 1A ut. Fungerar utmärkt.

En finess är att gatespänningen blir oberoende av matningsspänningen eftersom att Q1 agerar konstantströmgenerator när den är på.

EDIT: PNP-transistorn är vänd upp-och-ned i bilden.

[kasfrosk]

Det finns ingen som helst anledning att använda en PMOS för att dimma lite LED:ar. Invertera kretsen och stoppa dit en NMOS istället, den är billigare, bättre och lättare att driva.

Sen behöver du ju inte dimma med 100kHz för att köra lite LED:ar. Ingen kommer se nåt flimmer om du så kör med 100Hz. Men, förstås, kruxet är att filtren du behöver på in-/utgångarna (om du vill spela enligt något så när vanliga EMC-regler) blir större ju lägre frekvenser dom måste ta bort. Så börja med 100kHz du, men ha i alla fall möjligheten öppen för att variera den frekvensen för att optimera effektförbrukning/filter/såna grejor.

Edit: För att vara lite mer tydlig så kan även jag plocka fram lite Old LTSpice:

Komponentvärdena är så klart tagna helt ur luften, men det går i alla fall alldeles utmärkt att driva dioder från det där hållet istället. Du kan fortfarande behöva en MOSFET-drivare, speciellt om din processor går på 3V3, men det är alltså den simpla varianten, utan nåt nivåskift. (Och det blir oftast bättre om du kan ordna lite högre matning åt bara själva drivaren, kanske 6-12V sådär.) Dom keramiska kondingarna som sitter över matningen är inte valfria. Du måste i princip ha nåt sånt där, om du vill att apparaten ska funka i den verkliga världen. Helst ska det till en hel del mer filter, men det kan vi lämna till nästa gång.

[jesse]

Kan bara instämma med kasfrosk.
Vänd upp-och-ner på schemat så kör du med N-MOS.

Om du hittar en bra N-MOS som klarar sig med 5 volt gatespänning så slipper du spänningsomvandling från PICen. Antagligen klarar du att driva gaten direkt, via ett mostånd. Sätt ett 100k från gate till jord också, så att den verkligen stänger av om du resettar PICen (Då får den tristate på utgången).

[kasfrosk]

Bra poäng med pulldown på gaten, det glömde jag rita in. Men jag glömmer aldrig konstruera in det (numera), det där är ännu en sån sak som ingen nånsin talar om för en under normal utbildning utan man måste gå på själv minst en gång...

Edit: Förresten, med tanke på att idéen med PMOS verkar ha kommit från Microchip från början så kan jag inte hålla mig:
Microchip må bygga riktigt ruttna processorer, men dom kan åtminstone inte analogelektronik över huvud taget.

[thepirateboy]

Ja, det finns ju flera sätt att göra det här på. Nu är jag nybörjare på LED-drivning men skillnaden mellan
PWM-drivning med "resistor" och "induktor" är väl ändå att induktor-drivningen ger en en verkningsgrad
upp mot 90%. Resistor-drivningen borde generera en del värme vilket man helst undviker.

Jag har i alla fall simulerat bearings förslag och det verkar fungera riktigt bra. Tanken är alltså att återkoppla
strömmätningen till mikroprocessorn och göra en reglerloop i mjukvaran.

[jesse]

L1 behöver klara maxströmmen utan att förlora induktans (kollapsat magnetfält) eller brinna upp pga förluster... Induktansen måste givetvis vara dimensionerad efter switchfrekvensen för att inte får för stora variationer.

Är det nåt mer man bör tänka på när det gäller induktorn?

Är det säkert att bygga en sån här helt utan återkoppling? ...

EDIT: glöm sista frågan. Jag såg nu återkopplingen till höger.

[Borre]

Sålänge man har någorlunda stabil matningspänning är det inga större problem att köra utan återkoppling. Men nu mäter ju han däremot strömmen, spänningen över R1 (står tom i inlägget), och kan således reglera efter den med uCn.

edit, Jaha, där kom en edit, aja.

[bearing]

Sålänge man har någorlunda stabil matningspänning är det inga större problem att köra utan återkoppling

Nej, det är det inte, eftersom att framspänningsfallet dels är ganska konstant oberoende av ström (jämfört med resistiv last), och dels varierar "åt fel håll" med temperatur. Det går endast att köra utan återkoppling i discontious mode, dvs med en relativt liten induktans som når hög toppström men relativt låg medelström. Ifall den går in i continous mode kommer strömmens medelvärde snabbt öka till ett högt värde, eftersom att det är ganska låg skillnad skillnad i duty (eller framspänningsfall, eller matningsspänning) mellan 1A och 10A ström.

[sodjan]

Få se här nu...

Först talas det om en high-side driver med 28 V matning.
Sedan ges en länkt till en LED-driver för batterispänning
på max 6V (design för 3-5V) som en referens. Sen så gör men
det faktum att *den* designen inte riktigt passar för kravet på 28 V
matning till att MC inte kan "analogelektronik över huvud taget".
Där tappade jag tråden i tråden...