Одно достоинств МОП-транзисторов - управление напряжением. Сопротивление затвора стремится к бесконечности, токи управления мизерные, управляй чем хочешь, верно?
Не совсем. Смотрим на затвор... По двум "сторонам" заряды, а между ними диэлектрик. О, да это же конденсатор.
Из наличия у затвора емкости вытекают следующие проблемы:
- Ток заряда емкости надо ограничить, чтобы не пострадала управляющая транзистором схема
- НО ограничить не сильно, потому что если ток будет слишком маленьким, зарядка емкости затянется. Это снижает максимально возможную частоту переключения и увеличивает потери на переключение
В любом случае, необходимо использовать токоограничивающий резистор в затворе. Его сопротивление Rg нужно выбирать исходя из напряжения Uупр, подаваемого на затвор, максимального выходного тока драйвера Iупрmax и сопротивления выхода драйвера Rупр:
Примерное время переключения будет зависеть от полного заряда затвора (в документации обычно Total Gate Charge) и тока, подаваемого на затвор:
Конкретно включение и выключение могут иметь разное время, т.к. емкости там различаются.
Поставим в цепь затвора резистор 10 Ом, как будто бы наш драйвер V1 ограничен током в 1 А:
И сравним скорость переключения. Процессы "замедлились"
И посмотрим токи (делим напряжение на 0,001 Ом шунта и получаем токи затворов: ~3 А и ~0,7 А).
Итак, ток снижается и скорость переключения тоже снижается. Для мощных транзисторов с большой емкостью основной способ ускорения включения - использование более мощных драйверов с высоким током.
А вот ускорить выключение несколько проще.
Один из популярных способов - разряжать затвор через диод, установленный параллельно резистору затвора.
Диод будет открываться, когда напряжение на резисторе затвора превысит прямое падение напряжения Uд на нем, то есть при токе, равном:
Ускорение закрывания налицо:
Все бы хорошо, но ток разряда-то течет в драйвер и ничем не ограничен...
Можно использовать для отведения тока разряда pnp-транзистор:
В итоге ток, возникающий при выключении, вообще к драйверу не приближается :)
А быстродействие точно такое же:
Бывают и более сложные схемотехнические решения для ускорения разряда емкостей затвора, но на практике я их редко видела, многое уже предусмотрено в драйверах.
Все эти схемы также подходят и для управления IGBT, поскольку у них тоже затвор.
Можете дать мне копеечку на кофе, а можете и не давать :)
