Зачем на затворе RC-цепочка интегрирующая? Опции

[Diusha]

Много раз встречал в преобразователях и в управлялках бесколлекторными движками такую вещь: на затвор мощного полевика с предыдущего каскада (с повторителя или с контроллера) идет через резистор, и параллельно З-И – кондер. R обычно 22 Ом, кондер – не знаю, можно выпаять и померять.
Для чего это? В первом приближении кажется нелогичным: фронты же размазываются ––> лишний обогрев атмосферы полевиком.
Подскажите, плиз, для чего это и где глянуть, как номиналы выбирать.

[Егоров]

Возможно, там параллельно резистору - конденсатор. Кондеры исчезли сразу после изобретения радио. Вместе с управлялками.
Если так - форсирующий конденсатор в попытке ускорить заряд емкости затвора.
Если в стандартных схемах резистор ограничивает ток заряда, то тут попытка форсировать его, создавая обходной путь через этот конденсатор. Фронт переключения транзистора должен по идее сократиться.
Но это решение не очень хорошее. Мы перегружаем так управляющий каскад по току. Если он в принципе способен выдать такой ток с крутыми фронтами, то и без форсирующей цепи, просто при уменьшении резистора переключит транзистор с требуемой скоростью. После переключения потребление по цепи затвора практически нулевое.
Решение, похоже, пришло от тех, кто ранее форсировал переключение биполярных транзисторов. Там это - популярный прием.
Иногда резистор в цепи затвора шунтируют диодом. Это чтобы ускорить процесс запирания полевого транзистора, если при отпирании фронт не так важен, например, в обратноходовом преобразователе.

[Diusha]

Возможно, там параллельно резистору - конденсатор.

Конденсатор не параллельно резистору, а параллельно З-И

[Vasily_]

Конденсатор не параллельно резистору, а параллельно З-И

Есть такое дело, то что я встречал 2.2ом и 4.7nf на землю.
 TLE.pdf ( 135.09 килобайт ) Кол-во скачиваний: 216

[HardEgor]

Конденсатор не параллельно резистору, а параллельно З-И

Таким образом могут понижать скорость нарастания фронтов для уменьшения спектра помех, и да, потери соответственно возрастают.

[Егоров]

А...! Извините, не понял записи "З-И"
Если параллельно затвору, то уменьшают скорость переключения для сглаживания переходных процессов. Двигатель это почти постоянный ток в смысле частоты переключений для ключа. Потери на фронтах в нем сильно возрастут, но поскольку это происходит редко, то приемлемо.
Как рассчитать? Методом научного тыка. Посмотреть на стоке скорость переключения, прикинуть допустимую мощность рассеивания и успокоиться на выбранных номиналах замедляющей цепочки.

[wim]

ПМСМ это нужно при управлении двигателями - для снижения ЭДС самоиндукции. И еще, возможно, это снижает вибрации и акустические шумы при коммутационных процессах.
Вообще, было бы логичнее задать этот вопрос в разделе для двигателистов.

[Diusha]

Таким образом могут понижать скорость нарастания фронтов для уменьшения спектра помех, и да, потери соответственно возрастают.

уменьшают скорость переключения для сглаживания переходных процессов.

И еще, возможно, это снижает вибрации и акустические шумы при коммутационных процессах.

Спасибо, суть понятна.

Как рассчитать? Методом научного тыка.

Если кто владеет более строгой информацией, буду рад ее принять.

Вообще, было бы логичнее задать этот вопрос в разделе для двигателистов.

То же самое встречается и в преобразователях DC/DC и АC/DC. Так что с тем же успехом оттуда могли бы сюда послать.

ПМСМ это нужно при управлении двигателями - для снижения ЭДС самоиндукции.

ПМСМ, ЭДС самоиндукции это не снизит. И зачем ее снижать?

Сообщение отредактировал Diusha - Feb 24 2018, 02:19

[Oxygen Power]

Таким образом стараются размазать эффект Миллера.

[wim]

То же самое встречается и в преобразователях DC/DC и АC/DC.

Где конкретно? Приведите ссылочку, пожалуйста.

ПМСМ, ЭДС самоиндукции это не снизит.

Для юных тимуровцев напомню формулу: U=L*dI/dt.

[Vasily_]

ПМСМ это нужно при управлении двигателями - для снижения ЭДС самоиндукции. И еще, возможно, это снижает вибрации и акустические шумы при коммутационных процессах.

Снижения ЭДС самоиндукции будет очень мизерным, а вот спектр почистит.

[@Ark]

... на затвор мощного полевика с предыдущего каскада (с повторителя или с контроллера) идет через резистор, и параллельно З-И – кондер. R обычно 22 Ом, кондер – не знаю, можно выпаять и померять.
Для чего это? В первом приближении кажется нелогичным: фронты же размазываются ––> лишний обогрев атмосферы полевиком.
Подскажите, плиз, для чего это и где глянуть, как номиналы выбирать.

Дело в том, что затвор мощного полевика, сам по себе, обладает значительной емкостью. Значения надо смотреть в даташите на конкретный транзистор.
Ключи управляющего полевиком драйвера, в момент переключения будут работать, фактически, в режиме КЗ. Последовательный резистор в цепи управления нужен для ограничения мгновенного тока в самый первый момент переключения. Без него, ток будет определяться только сопротивлением внутренних ключей драйвера. Предельно допустимый ток для драйвера может быть превышен. Что может сказаться на его долговременной надежности. Конечно, фронты переключения несколько затянутся из-за резистора. Однако, драйвер дольше проживет. И вся схема вместе с ним.
Дополнительный конденсатор параллельно З-И, на мой взгляд, совершенно лишний. Только создает дополнительную нагрузку на ключи драйвера.
А вот подтягивающий резистор между З-И , номиналом порядка нескольких килоом - десятков килоом, стоит поставить. Для надежности схемы.
Он должен удерживать затвор полевика в закрытом состоянии, когда нет управления со стороны драйвера. Например, при включении/выключении питания.

[Diusha]

Таким образом стараются размазать эффект Миллера.

Точно! Это оно. Нашел.
Спасибо!
Но пока не нашел практических рекомендаций для расчета. Не подкинете какую-нибудь ссылочку?

То же самое встречается и в преобразователях DC/DC и АC/DC.

Где конкретно? Приведите ссылочку, пожалуйста.

Обязательно приведу. Сходу не найду. Не верите?

[Vasily_]

А вот подтягивающий резистор между З-И , номиналом порядка нескольких килоом - десятков килоом, стоит поставить. Для надежности схемы.
Он должен удерживать затвор полевика в закрытом состоянии, когда нет управления со стороны драйвера. Например, при включении/выключении питания.

Да есть он практически всегда.

Точно! Это оно.

Это не оно.
Посмотрите схему которую я выложил, каким боком там эффект Миллера?

[Diusha]

Это не оно.
Посмотрите схему которую я выложил, каким боком там эффект Миллера?

А каким боком в этой схеме эффект Миллера должен пропасть, если в других есть?

[Vasily_]

А каким боком в этой схеме эффект Миллера должен пропасть, если в других есть?

Ну тогда расскажите когда там может произойти ложное срабатывание транзистора, защелкивание ?

[Diusha]

Это здесь рассказано.

[Vasily_]

Это здесь рассказано.

Это я уже видел, статейка которую друг у друга копируют все кому не лень, я от вас хотел услышать.

[@Ark]

А каким боком в этой схеме эффект Миллера должен пропасть, если в других есть?

Подбирайте правильный готовый драйвер для вашего полевика, с достаточным рабочим током. Недостатка в них нет.
И рассчитывайте правильно ограничивающий резистор. Тогда не будет ни каких ложных срабатываний.
А ставить доп. емкости на затвор, ухудшая условия работы драйвера - на мой взгляд, неправильно...

[VNS]

Подбирайте правильный готовый драйвер для вашего полевика, с достаточным рабочим током. Недостатка в них нет.
И рассчитывайте правильно ограничивающий резистор...

Если транзистор "фирменный", то на него всегда есть описание с указанием номиналов "оптимальной" схемы подачи тока в затвор самого транзистора. Но на рынке параллельно "фирменному" транзистору пиратским образом выпускается и продаётся много фальшивых и найти "фирменный" очень сложно. "Настоящий" транзистор можно найти в "фирменном" магазине или по спецзаказу. Цена оригинала в несколько раз больше подделки.
Аналогичные проблемы и с "драйверами" - полная неразбериха со спецификациями и производителями...
Достаточно профессионально по всем вопросам обсуждаемых в этой теме можно ознакомиться в "Воронин_П._Силовые_полупроводниковые_ключи._Семейства,_характеристики,_прим
енение_(2001)".
Файл "весит" 12 Мбайт и не загружается на сервер, но его легко можно найти в интернете.

Сообщение отредактировал VNS - Feb 24 2018, 11:16

[wim]

спектр почистит

Даже статьи есть на эту тему:
https://e2e.ti.com/blogs_/b/motordrivecontr...-in-motor-drive
https://training.ti.com/smart-motor-gate-dr...ew-rate-control
Если контроль скорости изменения напряжения это эквивалент RC-цепи в затворе, то графики выглядят фантастически.
В первом случае наблюдается выборочное подавление отдельных резонансных пиков более, чем на 20 дБ, а во втором - всех резонансов аж на 30 дБ.

[Oxygen Power]

Но пока не нашел практических рекомендаций для расчета. Не подкинете какую-нибудь ссылочку?

Встречал такие решения в чужих разработках. Лучше так не делать. Когда слабый драйвер и большой номинал резистора в затворе транзистора, предполагаю, что эта ёмкость участвует в делителе напряжения, отталкиваясь от паразитной ёмкости затвор-сток. Если применить драйвер с мощным выходом, такого искусства схемотехники не потребуется.
Абсолютно правы и те предположения, что такое решение уменьшает амплитуду гармоник. Это очевидно из-за затянутых фронтов импульсов.

[oleg_d]

Подскажите, плиз, для чего это и где глянуть, как номиналы выбирать.

https://www.google.lv/url?sa=t&rct=j&am...pgV3-FmTmxBlZT7

https://www.google.lv/url?sa=t&rct=j&am...xRI_IqTR-MS_OtC

[HardEgor]

А каким боком в этой схеме эффект Миллера должен пропасть, если в других есть?

Емкость затвор-исток возросла в N раз, а энергии на заряд столько-же, следовательно напряжение помехи в SQRT(N) раз меньше.

[НЕХ]

На мой взгляд основное предназначение конденсаторов в затворе - устранение возможной генерации при параллельном соединении MOSFET.
Ёмкость сток-затвор может провоцировать заход в линейную область при росте напряжения на стоке. При плохом стечении паразитных обстоятельств
параллельные транзисторы склонны к генерации.

[@Ark]

На мой взгляд основное предназначение конденсаторов в затворе - устранение возможной генерации при параллельном соединении MOSFET.
Ёмкость сток-затвор может провоцировать заход в линейную область при росте напряжения на стоке. При плохом стечении паразитных обстоятельств
параллельные транзисторы склонны к генерации.

Параллельные транзисторы, как я понял, все управляются от одного драйвера?
Если так, то получаем ситуацию, описанную выше - "слабый" драйвер работает на большую емкость, плюс множество доп. паразитов...
Если на драйверах не экономить, выбирать достаточные по мощности, то большинство проблем отпадают сами собой.
То есть, все эти "пляски с бубном" имеют смысл, только если очень хочется сэкономить на стоимости драйвера, возможно, в ущерб остальному...
По моему скромному мнению.

[_gari]

«Опять скажу: никто не обнимет необъятного!»

[dinam]

Я цепляю конденсатор параллельно З-И в схеме для драйвера ШД A4989. Этот конденсатор позволяет оставаться закрытым полевому транзистору при резком изменении напряжении на стоке. Также он дополнительно защищает микросхему A4989 от отрицательных выбросов GLxx и GHxx наверно . Конденсатор подбирал моделированием и опытным путем. Немного упоминал про этот конденсатор в Моделирование полумоста в LTspice., Выбор MOSFET.

[Diusha]

я от вас хотел услышать.

Вы не поняли, что там написано и хотите разъяснения? Или меня экзаменуете?
Если считаете, что там есть принципиальные ошибки (неточности-то там есть точно), то не томите душу, выложите. Вам будут благодарны – и я и те, кто позже заглянет сюда.

Подбирайте правильный готовый драйвер

Распоряжением свыше повелено ставить драйвер не правильный и не готовый

Но на рынке параллельно "фирменному" транзистору пиратским образом выпускается и продаётся много фальшивых и найти "фирменный" очень сложно.

Да, попадался на это.

https://www.google.lv/url?sa=t&rct=j&am...pgV3-FmTmxBlZT7
https://www.google.lv/url?sa=t&rct=j&am...xRI_IqTR-MS_OtC

Большое спасибо!
И всем большое спасибо!

[Hexel]

Действительно, на небольших частотах управления BLDC шунтирующая емкость поможет со спонтанным открытием от dv/dt, если драйвер в схеме слишком колхозный, что не справляется или находится на Луне. простые правила схемотехники и трассировки помогают обойтись без таких эксцессов

[Ydaloj]

что-то никто в теме не вспомнил про замечательную статью "Разработка и применение высокоскоростных схем управления силовыми полевыми транзисторами", в которой разжёвано поведение транзистора при больших dU/dt, с расчётами по емкостям транзистора и пр. Из которой как раз и следует, что на высоких значениях dU/dt заряжается ёмкость затвора через емкость миллера и транзистор отпирается. Ну а конденсатор параллельно затвору как раз и служит для увеличения нижнего плеча емкостного делителя, чтобы прилетевший со стока импульс не успел зарядить его до порога отпирания.

Подскажите, плиз, для чего это и где глянуть, как номиналы выбирать.

И разумеется, все расчёты прилагаются.

[@Ark]

что-то никто в теме не вспомнил про замечательную статью "Разработка и применение высокоскоростных схем управления силовыми полевыми транзисторами", в которой разжёвано поведение транзистора при больших dU/dt, с расчётами по емкостям транзистора и пр. Из которой как раз и следует, что на высоких значениях dU/dt заряжается ёмкость затвора через емкость миллера и транзистор отпирается. Ну а конденсатор параллельно затвору как раз и служит для увеличения нижнего плеча емкостного делителя, чтобы прилетевший со стока импульс не успел зарядить его до порога отпирания.

Если сопротивление ключа драйвера достаточно низкое (мощный драйвер),
то перезарядка емкости миллера не вызовет существенной перезарядки емкости затвора.
Отпирание транзистора будет исключено.

[Ydaloj]

Ark, да вот как бы не всегда. Чуть больше длина трассы управления - и вот вам десяток наногенри, а это уже простор для протекания всяких там зарядных токов

простой расчёт
длина трассы 5см, ширина дороги 10мм, медь 35мкм
индуктивность 34нГн
пусть рост тока у нас 50А/мкс
На этой трассе будет всплеск 1,7В
да, это не затворная трасса, но суть, думаю, ясна.

А ещё у затвора есть внутреннее сопротивление, и оно по выходу выглядит именно как Rgate, последовательно с ёмкостью затвора.

[@Ark]

Ark, да вот как бы не всегда...
простой расчёт
длина трассы 5см, ширина дороги 10мм, медь 35мкм
индуктивность 34нГн...

Значит "длина трассы 5см" недопустима в данном случае.
Вы делаете одни ошибки (в разводке), а потом пытаетесь исправить их "другими ошибками".
Это недопустимо вдвойне - "погрязнете" во всем этом...

[Ydaloj]

Хорошо, но смотрите первоначальный дизайн схемы у ТС
один контроллер рулит пригоршней ключей
их невозможно разместить в одном месте, т.к. полигоны охлаждения, крупные корпуса, via на другую сторону и т.д.
т.е. длинные трассы управления неизбежны

[@Ark]

Хорошо, но смотрите первоначальный дизайн схемы у ТС...

Что-то не нашел схемы, выложенной ТС...

[dinam]

Конкретно в моем случае. Если уменьшать сопротивление в затворе для того, чтобы полевик не открывался, то он начинает быстрее закрываться, а мне это не надо, точнее чревато. Вы почитайте мою ранее приведенную ссылку. Я там помучился с выбором транзистора. Так что этот конденсатор самое красивое решение, хотя на первый взгляд и неправильное.

[Ydaloj]

Что-то не нашел схемы, выложенной ТС...

пардоньте, не у ТС
https://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1548012

[@Ark]

пардоньте, не у ТС
https://electronix.ru/forum/index.php?showt...t&p=1548012

Да, теперь понятно, что Вы имеете ввиду.
Нужно только уточнить, что понимаем под - "управляется от одного драйвера".
В данном конкретном случае, это не означает, что несколько транзисторов управляются от одного ключа.
Там, каждый транзистор управляется отдельным выходом м/с, своим отдельным драйвером, и это существенно.
Просто, все драйверы находятся в одной м/с, что накладывает ограничения на разводку схемы.
Зачем там доп. емкости на затворах - я, в принципе, уже говорил - сэкономить на стоимости ключей, как видимо.
Более подробно разбираться - нет времени, да и желания, если честно...

[HardEgor]

Если сопротивление ключа драйвера достаточно низкое (мощный драйвер),
то перезарядка емкости миллера не вызовет существенной перезарядки емкости затвора.

Вы забыли про сопротивление, которое ставят последовательно с затвором и оно обычно существенно больше выходного сопротивления драйвера.

[@Ark]

Вы забыли про сопротивление, которое ставят последовательно с затвором и оно обычно существенно больше выходного сопротивления драйвера.

Вот и выбирайте его правильно, учитывая еще внутреннее сопротивление затвора.

[Егоров]

что-то никто в теме не вспомнил про замечательную статью
на высоких значениях dU/dt заряжается ёмкость затвора через емкость миллера и транзистор отпирается. Ну а конденсатор параллельно затвору как раз и служит

Этот таинственный dU/dt вроде неуловимого Джо. Все о нем говорят, но никто его не видел. Не то, чтобы его нельзя было поймать, просто он никому не нужен.
Чем гробить быстродействие и драйвер искусственным увеличением емкости затвора, не проще ли уменьшить скорость переключения, увеличив резистор в цепи драйвер-затвор?
А чаще разработчик хотел бы повысить эту самую dU/dt, чтобы снизить динамические потери, до проблем с самопроизвольным отпиранием доходит редко.

[AlexandrY]

Этот таинственный dU/dt вроде неуловимого Джо. Все о нем говорят, но никто его не видел. Не то, чтобы его нельзя было поймать, просто он никому не нужен.
Чем гробить быстродействие и драйвер искусственным увеличением емкости затвора, не проще ли уменьшить скорость переключения, увеличив резистор в цепи драйвер-затвор?
А чаще разработчик хотел бы повысить эту самую dU/dt, чтобы снизить динамические потери, до проблем с самопроизвольным отпиранием доходит редко.

Я тут провел исследование и вот что выяснил.
Непреднамеренное отпирание - это фигня если у вас умный драйвер.
Самое страшное - осцилляции с овершутингами, как и говорит TI в своем ролике.

Вот схема которую я тестировал


Вот импульсы на на выходе драйвера

Красная линия - напряжение затвор-сток верхнего ключа.
Оно вычисляется как разница между напряжением на затворе относительно земли (голубая линия) и на стоке относительно земли (желтая линия).

Вот овершутинги вблизи. Максимальный ток драйвера = 1.5 А

Еще чуть чуть и затворы будут убиты.

А вот те же импульсы c уменьшенным в 20 раз током драйвера

Здесь овершутинги полностью устранены.

Но именно эффект Миллера в этом всем практически не виден.
Да, и тестировал на том самом умном драйвере от TI - DRV8305NPHPR
А вот ограничивающий резистор в затворе - не вариант.
Как видно из осциллограмм без умного драйвера компромисс будет невозможен и Миллер даст знать о себе в полный рост после определенного уровня мощности.

А c многокилловатными IGBT конечно будет другая история, и надо обсуждать отдельно.

[Herz]

Я тут провел исследование и вот что выяснил.
Непреднамеренное отпирание - это фигня если у вас умный драйвер.
Самое страшное - осцилляции с овершутингами, как и говорит TI в своем ролике.

Давайте, всё-таки, помнить, что "overshoot" - это "перерегулирование". Мы же на русскоязычеом Форуме.
А в чём "ум" умного драйвера - Вы так и не объяснили. А было бы нелишне.

[AlexandrY]

Давайте, всё-таки, помнить, что "overshoot" - это "перерегулирование". Мы же на русскоязычеом Форуме.
А в чём "ум" умного драйвера - Вы так и не объяснили. А было бы нелишне.

Меня преподаватели учили для всяких новых понятий применять иностранные слова.
Эт чтобы не возникало ошибочных ассоциаций и толкований при разговоре с неподготовленной аудиторией.
Я чес не завидую англоязычным у которых один термин имеет сотни контекстов.
Раньше хоть латынь была для этого.
Скажем применение слова "перерегулирование" меня конкретно сбило бы с толку. Ибо проблема как раз в отсутствии всякого регулирования.

А драйвер конечно не "умный", а я бы его назвал "смартовый".
Там на выходе просто стоит каскад параллельных ключей, где каждый принимает участие на том или ином этапе формирования импульса.
Причем программно можно задавать как токи ключей, так и интервалы времени их участия в процессе.

[HardEgor]

Но именно эффект Миллера в этом всем практически не виден.

Разверните фронт вблизи с последней картинки, чтобы можно было сравнить с предыдущей картинкой с развернутым фронтом.

[AlexandrY]

Разверните фронт вблизи с последней картинки, чтобы можно было сравнить с предыдущей картинкой с развернутым фронтом.

[Herz]

Меня преподаватели учили для всяких новых понятий применять иностранные слова.
Эт чтобы не возникало ошибочных ассоциаций и толкований при разговоре с неподготовленной аудиторией.

А в моё время эти понятия уже существовали и преподаватели по ТАУ прекрасно обходились русской терминологией...

[HardEgor]

Выглядит как 10-кратная разница в скорости нарастания.
В первом случае, как я понимаю резистора в затворе вообще не было?

[Николай Семёнови...]

Для ограничения нарастания/спада напряжения на затворе

[AlexandrY]

Выглядит как 10-кратная разница в скорости нарастания.
В первом случае, как я понимаю резистора в затворе вообще не было?

Че там в драйвере внутри никто не знает, но резистора внешнего ни в одном случае не было.

[Егоров]

Че там в драйвере внутри никто не знает, но резистора внешнего ни в одном случае не было.

Да все-таки, кому положено, - знает. Иначе, драйверы дохли бы, как мухи.
Есть параметр у драйвера - предельный выходной ток. Вот его-то и нужно обеспечивать внешним резистором.
Иначе, неконтролируемый заряд емкости от источника напряжения... Обычно, это кончается плохо.
Вся "смартовость" для подготовленной публики заключается, похоже, в определенном внутреннем сопротивлении драйвера, поэтому он не выгорает от работы напрямую на затвор с относительно небольшой емкостью.
Нам овершутинги ни к чему, чай, не дикий Запад. У нас аудитория обучена соблюдать предельно допустимые режимы компонентов.

[HardEgor]

Че там в драйвере внутри никто не знает, но резистора внешнего ни в одном случае не было.

тогда сравнение смысла не имеет, оно только показывает, что резистор необходим.
Стоило бы сравнить драйвер с резистором и DRV8305NPHPR(естественно без резистора).
Можно не сравнивать, всё понятно: "The gate drivers are implemented as temperature compensated, constant current sources up to the 80 mA
(sink)/70 mA (source) current settings"

[AlexandrY]

тогда сравнение смысла не имеет, оно только показывает, что резистор необходим.
Стоило бы сравнить драйвер с резистором и DRV8305NPHPR(естественно без резистора).
Можно не сравнивать, всё понятно: "The gate drivers are implemented as temperature compensated, constant current sources up to the 80 mA
(sink)/70 mA (source) current settings"

Скажем точнее - необходима адаптация под конкретный набор паразитов платы.
И резистор - это худший вариант адаптации.