Svenska ElektronikForumet

Hej

Jag har för avsikt att driva en RC-motor på 12V genom en mosfetswitch, och funderar på om det finns några problem med att använda, säg, 24V på gate för att den skall öppna snabbare? Samt för att få ner Rds(on). Kan man göra så?

I databladet står det ju under Maximum ratings: Gate-to-Source Voltage +/-20V. Innebär det att jag kan öppna med som högst 34V helt enkelt? Nåt mer jag bör tänka på?

Tack.

Nej det är vanligtvis så man gör. Men man måste tänka lite på vilka spänningar som hamnar på transistorn. Du måste speca om det är en N- eller P-kanalare och om du har tänkt köra den som låg- eller högsidedrivare innan du kan räkna ut vilken gate-spänning, i förhållande till jord, som du kan ha.

Spänningen mellan gate och source får inte över/understiga 20V! Om det är en N-MOSFET som ska fungera som en source-följare är det vanligt med en bootstrap-funktion men är det så att source är ansluten till GND får spänningen på gate inte överstiga 20V!

Om man vill ha snabb switchning ska man däremot ha en kraftig drivning av gate-kapaciteten, det finns drivkretsar för sånt.

Det är en N-kanal, och source är ansluten till jord.

Jag har googlat runt en del och har lite svårt att få grepp om mosfet drivers. Syftet med dem är att ladda gate snabbare. Men jag förstår inte riktigt vad de gör som då blir bättre än en enkel brytare kopplad till 12V/VCC? Har någon en bra länk till hur det förklaras för en riktig noob, eller orkar ni förklara direkt kanske?

Vad jag tänkte innan är då att ha en spänningsregulator med utspänning högre än 12V, som i sig är switchad med en liten snabb Mosfet. Den lilla mosfeten driver i sig den stora effekt-feten som driver motorn. Vad vinner jag på att använda en mosfet driver istället (om min idé ens funkar)?

Det drivare gör är att göra det enkelt att kunna slå av och på mosfeten väldigt snabbt. Vissa drivare används för att kunna använda n-kanal på hög sidan, den generera alltså en högre spänning än source/matningsspänningen.

Beskriv vad du ska göra mer än driva motor. Ska du PWM motorn eller på annat sätt switcha snabbt?
Ska den bara av och på ibland kan man lika gärna användare brytare.

En MOSFET öppnar maximalt vid ca 10 volt. Om du ökar spänningen till t.ex. 18 volt (farligt nära maxgränsen vid 20V) så gör det ingen skillnad i praktiken. Den öppnar inte snabbare för det och jag tror att Rds-on inte heller påverkas nämnvärt. Det räcker alltså utmärkt med 12 volt. Vill man ha ner Rds-on är det i så fall bättre att parallellkoppla två eller fler MOSFETar.

Däremot, eftersom du ställer frågan: Är det något påroblem då du kör med 12 volt? På vilket vis öppnar den för långsamt?

Tänk på att när gaten laddas upp (med 12V) från switchen, så måste den även kunna laddas ur snabbt när du stänger av. Annars är det risk för att MOSFETEN går upp i rök.

Eftersom switchen är manuell (antar jag?) så är det ju ganska lång tid mellan omslagen - då måste man inte ha en MOS-driver , det räcker med ett pull-down motstånd mellan gate och gnd. Ta 10k så kommer det att fungera.

Vad som skulle kunna bränna MOSFETen ändå i det här läget är flera andra saker:

1) motorns mot_EMK när den stängs av - den ger en stark spänningsspik som måste elimineras genom att man lägger en backvänd diod parallellt med motorn.

2) om din "enkla brytare" är av dålig kvalitet så blir de mycket studs när den slår till eller ifrån. Det kan skapa hudratals till-eller frånslag under en mycket kort tid (några millisekunder) vilket kan skada transistorn. Om så är fallet behövs något form av filter som tar bort störningarna och som omvandlar signalen till distinkt digital.

Nej RDSon påverkas nog inte nämnvärt. Däremot kommer switchtiden bli längre med 18V istället för 10V eftersom det tar längre tid att ladda ur/upp gaten med högre spänning.

Switchtiden blir såklart kortare med högre spänning. Om transistorn börjar öppna med Vgs 2V och är fullt öppen vid 10V så går ju detta förlopp snabbare ifall du lägger på 18V, än om du lägger på exakt 10V.

Så vad jag kan konstatera nu är att vid 12V-drivspänning tjänar jag inget direkt på en mosfet driver. Om jag inte går ner i drivspänning till motorn, och i så fall tjänar jag på det ju lägre spänningen är.

Men jag inte fattar är vad en mosfet driver gör som inte en enkel mosfet gör? Alltså: att driva upp gate på den stora feten med en annan liten? Om man driver upp med samma spänning.

Syftet kommer att vara PWM i slutändan ja (men just nu vill jag mest förstå hur det fungerar lite djupare)

Det är ingen större skillnad, men du får tänka på att du måste ladda ur gaten lika fort också. Då måste du ha dubbla drivartransistorer och då är det ju i princip en drivkrets du har byggt.

Så det är det den gör, den laddar ur snabbt också? Betyder det att man kan skippa pulldown-resistorn på den stora effektfetens gate då?

En gatedriver har flera funktioner (Det finns mer eller mindre avancerade, beroende på behovet).

Det första är en nivåomvandlare. Insignalen är ofta 0-5 volt PWM, och då måste detta omvandlas till 0-12 volt som är normal spänning att driva gaten med.

Sedan det som monstrum säger - det räcker inte med en transistor som slår på gaten, du behöver även en som slår av. Alltså två transistorer.

Dessa två transistorer behöver ofta styras med små tidsförskjutningar för att de båda inte ska leda samtidigt exakt under omslaget. Först måste den ena transistorn stänga, sedan slår den andra på. Det kan handla om nanosekunder, men dock lika viktigt - annars har du kortslutning på flera ampere under omslaget.

Visst kan man bygga en egen gate-driver. Går utmärkt. Men det blir ju betydligt fler komponenter än om man bara har en färdig IC.

Här ett exempel på en dubbel gate-driver jag byggt för många år sedan med diskreta komponenter:

monstrum skrev:Switchtiden blir såklart kortare med högre spänning. Om transistorn börjar öppna med Vgs 2V och är fullt öppen vid 10V så går ju detta förlopp snabbare ifall du lägger på 18V, än om du lägger på exakt 10V.

Okej att tillslaget blir kortare, om man samtidigt ökar switchströmmen med den högre spänning. Är den detsamma lär det inte blir bättre, men kanske inte heller sämre. Däremot kommer alltid urladdningen ta längre tid med högre spänning och det är där man förlorar mest. Gör en enkel simulering med tex LTSpice så syns det tydligt.

Visst det tar längre tid totalt sett, men det tar inte längre tid från 10-0V bara för att man började på 18V, och det är i det linjära området det är intressant hur länge man är.

Inte om du ska driva två komplementära MOSFETar. Då är det den totala omslagstiden som är viktig.