Conmutación de alto voltaje con Mosfets

Actualmente estoy trabajando en un prototipo que va a generar una ráfaga de pulsos de alto voltaje (por ejemplo, 1KV). Para hacer esto, primero hice un multiplicador de voltaje y le alimenté el voltaje de la red (230 Vrms) directamente después de que se hizo el aislamiento con un transformador (1: 1).

Luego necesito alimentar este voltaje a otro cct (descargar el multiplicador de voltaje) de manera oportuna. para ser exactos, se debe generar una ráfaga de pulsos (5ns ON / 10us PERIOD) al final. También debe generar pulsos de señal en las instancias, por lo que PWM no es la única funcionalidad. el siguiente circuito hace esto:ingrese la descripción de la imagen aquí

Como puede ver, el interruptor que usé era solo un modelo de especias. Estoy planeando diseñar este interruptor con mosfets ya que su tiempo de recuperación es adecuado para esta aplicación (estar encendido solo durante 5 ns). He hecho el siguiente circuito:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Estoy teniendo algunos problemas como:

  1. Es preferible un canal p (M1), sin embargo, el Vds máximo que pueden soportar es mucho más bajo de lo que quiero (1000 V). ¿Se puede usar un MOSFET de canal N? ¿La caída de voltaje sería demasiado para desnudar?
  2. ¿Sería mejor reemplazar Q1 (NPN BJT) con un mosfet de canal N? No sé si un BJT puede acoplarse con conmutación de alta frecuencia (encenderse y apagarse en 5ns) con una corriente de entrada, pero sé que el mosfet de canal N lo hace, sin embargo, la adición de las resistencias lo ralentizará, así que no ¡No sé qué hacer aquí!

cualquier ayuda sería muy apreciada.

Un mosfet de canal N requerirá un voltaje de compuerta de 1000 + Vgs (alrededor de 1008-1015 V) que se puede producir conectando la tierra de una fuente de alimentación de 8-15 V completamente flotante a la fuente (potencial de 1000 V). Dependiendo de lo que esté haciendo, puede ser una batería de 9V. También deberá cambiar el voltaje de la puerta a 1000 V, lo que generalmente se hace con un optoaislador en estos voltajes.

Respuestas (1)

Es preferible un canal p (M1), sin embargo, el Vds máximo que pueden soportar es mucho más bajo de lo que quiero (1000 V).

Puede poner dos MOSFET P-Ch en serie.

¿Se puede usar un MOSFET de canal N?

Los MOSFET N-Ch ofrecen un mejor rendimiento en comparación con los P-Ch. Y también encontrar un MOSFET N-Ch para voltajes más altos es mucho más fácil. Pero, como se indica en la sección de comentarios, para controlar un MOSFET de N-Ch, su voltaje de compuerta debe ser más alto que su voltaje de fuente. Sin embargo, usar un transformador de compuerta 1:1 (para frecuencias de conducción distintas de cero) o un circuito de arranque puede ser una solución.

¿La caída de voltaje sería demasiado para desnudar?

Depende de la corriente de carga. También es importante dar algunos detalles sobre la carga (es decir, si es resistiva, capacitiva o inductiva).

¿Sería mejor reemplazar Q1 (NPN BJT) con un mosfet de canal N? No sé si un BJT puede acoplarse con conmutación de alta frecuencia (encenderse y apagarse en 5ns) con una corriente de entrada, pero sé que el mosfet de canal N lo hace, sin embargo, la adición de las resistencias lo ralentizará, así que no ¡No sé qué hacer aquí!

Primero, debe considerar esto: cuando el Q1 está apagado, el voltaje del colector de Q1 será de 1 kV. Pon un margen de seguridad del 20%. Entonces, debe usar un BJT o un MOSFET N-Ch con un V CE o V DS de al menos 1.2kV. En segundo lugar, los BJT tienen capacidades de entrada más bajas en comparación con los MOSFET. Entonces, parecen funcionar con altas frecuencias. Pero dado que son dispositivos controlados por corriente, la resistencia del limitador de corriente base puede ser mayor. Esta resistencia más la capacitancia de entrada pueden cortar la señal de activación. Con MOSFET, puede usar resistencias de puerta mucho más bajas. Por ejemplo, si utiliza una resistencia de compuerta 10R con un MOSFET N-Ch con una capacitancia de entrada de 1,5 nF, la frecuencia de corte será de 10,6 MHz.

PD: Verifique su esquema y vuelva a calcular los valores de resistencia. Cuando se enciende el Q2, el Vgs del M1 será de -998 V, que es demasiado alto para un PMOS normal.