Buck usando discretos - Conducción de p-MOSFET usando n-MOSFET

Estamos diseñando un dólar usando discretos. Tengo un problema con el tiempo de APAGADO del MOSFET de control (U1) y el controlador (T1). En el tiempo de APAGADO, la puerta de U1 aumenta muy lentamente a 12 V, lo que hace que U1 siempre esté ENCENDIDO. Que a su vez hace salida a 12V siempre.

Buck usando disretes -> problema de conducción p-MOSFETHe visto pocos controladores de tótem BJT para p-MOSFET. Pero, quiero usar este mismo circuito. cualquier modificación sugerida para que podamos hacer que la puerta U1 se eleve más rápido.

VG1 es 1,8 V, 100 K, 50 % de ciclo de trabajo de onda cuadrada.

Vgate de U1 y otras formas de onda del nodo

Traté de cambiar el R1 2K a 500 y VG1 1.8V,90K,50% y lo encontré.

Mejora cuando R1=500, frecuencia de conmutación reducida.

Cómo hacer que el apagado de T1 sea rápido , de modo que Vgate de U1 suba a 12 V muy rápidamente.

Editar:

Cambié los 2k a 0.5k y estoy desactivando el FET y obteniendo una salida de 5V según lo previsto, pero la frecuencia de conmutación es muy inferior a 80K y no sigue el ciclo de trabajo de la fórmula Buck ~ Vout/Vin. Como el tiempo de APAGADO tiene muescas y lento. Cualquier ajuste que podamos hacer en el mismo circuito para hacerlo más rápido. ....

¡Ahora está descubriendo por qué la mayoría de la gente usa controladores de tótem!
. Cambié los 2k a 0.5k y estoy desactivando el FET y obteniendo una salida de 5V según lo previsto, pero la frecuencia de conmutación es muy inferior a 80K y no sigue el ciclo de trabajo de la fórmula Buck ~ Vout/Vin. Como el tiempo de APAGADO tiene muescas y lento. Cualquier ajuste que podamos hacer en el mismo circuito para hacerlo más rápido. ....

Respuestas (2)

La razón por la que el FET se apaga tan lentamente es porque solo tiene 2 kΩ jalándolo alto. Eche un vistazo a la hoja de datos para ese FET. Debería mostrarle la capacitancia de puerta real y efectiva al cambiar. El pullup relativamente débil de 2 kΩ está trabajando contra esa capacitancia.

Aquí hay un truco que a veces uso en esta situación:

El seguidor de doble emisor es básicamente un amortiguador de impedancia. La corriente para cargar y descargar la capacitancia de la puerta es manejada por Q1 y Q2, por lo que la señal en la PUERTA puede tener una impedancia mucho más alta y aun así cambiar el FET rápidamente. Tenga en cuenta que este seguidor de doble emisor perderá aproximadamente 700 mV en cada extremo. Eso está bien para un FET que cambia en un rango de puerta de 10 V. Seguirá estando "apagado" con 700 mV en la puerta al igual que con 0. En el otro extremo, por lo general es bastante fácil llevar a GATE los 700 mV adicionales más allá de lo que desea asegurarse de que aparezcan en la puerta de Q3.

Autor usando transistor con voltaje de corte muy bajo (0.5 ~ 1.5 V). El seguidor del emisor puede no entregarle voltaje de corte (debido a Vbe). Sin embargo, la resistencia ayudará
@Vova: Como señalé en la respuesta, este truco es para FET destinados a una unidad de puerta grande, como 10 V. Por lo general, todavía están "apagados" en una unidad de puerta de 700 mV. Si el FET del OP tiene un umbral de puerta bajo, entonces no use este truco u obtenga un FET diferente.
He mencionado que quiero usar el mismo circuito. No quiero modificar el circuito. Cambié los 2k a 0.5k y estoy desactivando el FET y obteniendo una salida de 5V según lo previsto, pero la frecuencia de conmutación es muy inferior a 80K y no sigue el ciclo de trabajo de la fórmula Buck ~ Vout/Vin. Como el tiempo de APAGADO tiene muescas y lento. Cualquier ajuste que podamos hacer en el mismo circuito para hacerlo más rápido. ....(Si cambié el R1 a 10k, entonces el p-MOSFET no se apagará en absoluto y la salida es Entrada 100% ciclo de trabajo).

Los MOSFET de potencia tienen una gran capacitancia de compuerta, por lo que al cambiarlos consumen grandes corrientes. Por eso no debes conducir con pullup resistivo. Necesita un amplificador push-pull (tótem como dijo @Dave Tweed) después del generador.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Aquí hay un esquema de muestra que incluye un amplificador inversor con dos MOSFET complementarios (M1M2). Estos deben tener una capacitancia de compuerta pequeña mientras entregan suficiente corriente de carga/descarga para MOSFET de potencia.

La capacitancia de compuerta de su transistor es de 1070 pF típica y el voltaje de umbral es de 0,85 V. No necesita más de 17 ohmios de alto impulso para obtener un tiempo de conmutación razonable de 50 nS. La corriente máxima sería de aproximadamente 0,7 A. Es por eso que necesita un alto impulso activo. (17 ohmios = 50 ns / 1070 pF / ln (12 V/0,85 V) según el tiempo de descarga del circuito RC)

El uso de un transistor de potencia con un voltaje de umbral más alto (por ejemplo, ~ 2-4 V como en IRF9530) también puede ayudar: el transistor con un umbral más alto obtendrá el estado de corte antes.

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