El tiempo de conmutación MOSFET calculado no concuerda con los resultados esperados

Bueno, el tipo que escribió ese comentario es un idiota. Lo que debería haberse expresado más claramente fue que a una frecuencia de conmutación de 30 kHz, la energía gastada para simplemente cambiar el MOSFET es probablemente de aproximadamente 1 mA (de los 100 mA que está midiendo en la entrada). Esto fue en respuesta a la versión original de la respuesta que decía que los 100 mA se usaban para cambiar la puerta MOSFET. Esto es diferente de la magnitud máxima de la corriente del controlador de compuerta, que depende en gran medida de la salida de su 555.

Entonces, en cuanto a la cifra de tiempo de conmutación de 1-2 µs... eso fue una suposición porque no había formas de onda de osciloscopio. Es increíblemente difícil solucionar algunos circuitos (o algunos modos de "falla") sin un osciloscopio a través de Internet. Sigo pensando que un tiempo de cambio deficiente es una suposición razonable (y tal vez 1-2 µs es un poco alto, pero es una estimación que está dentro de un orden de magnitud). Tenga en cuenta que puede prolongar efectivamente su tiempo de conmutación más allá de la especificación de diseño si el MOSFET oscila durante la conmutación.

La saturación de corriente del inductor también es una suposición razonable, y un análisis de corriente de ondulación adecuado para un convertidor elevador realmente respondería si el inductor tiene el tamaño adecuado.

@Autistic señala que el diodo, como se especifica, es un 1N4004, que es una elección terrible para un convertidor de modo de conmutación. Los diodos lentos no se apagan rápidamente, lo que significa que la salida se descarga a través del diodo hacia el MOSFET de potencia . Obviamente, esto es malo, así que preste atención al tiempo de recuperación inversa de un diodo cuando elija uno.

El sistema también puede ser inestable en una configuración sin carga, ya que necesitará tener una operación en modo de corriente discontinua para mantener el voltaje. Estas son cosas que pueden salir mal, y sin suficiente información todo lo que podemos hacer es tirar cosas a la pared y ver qué se pega. Creo que estábamos buscando 90 mA de desperdicio de entrada más o menos.

En tus ecuaciones:

En primer lugar, sea honesto con sus números (o preocúpese cuando comience a establecer variables importantes en cero). Es posible que no tenga una resistencia en serie entre la salida del 555 y la compuerta MOSFET, pero eso no significa que la resistencia del controlador externo sea 0 Ω. The Photon señala que la clasificación actual para una salida 555 es de 200 mA, lo que da un resultado optimista de 45 Ω. La resistencia de la puerta interna parece razonable.

¡Lo siguiente que debe mencionar es que la ecuación que menciona (que es la ecuación 17 en la nota de la aplicación vinculada ) es solo el tiempo de conmutación para la corriente de drenaje ! Tenga en cuenta que la ecuación 18 cubre la conmutación de voltaje y que el tiempo se suma a su tiempo de conmutación actual. Comprenda que esto es para una configuración comúnmente llamada "carga inductiva sujetada", lo que significa un inductor con una ruta de retorno de diodo. Mire la Fig. 4-6 en esa nota de la aplicación y asegúrese de comprender lo que está sucediendo y por qué; no es intuitivo para muchas personas.

Ahora, con la esperanza de eliminar la mayoría de los conceptos erróneos, veamos el tiempo de cambio real de las ecuaciones 17 y 18, con números. Usaré sus números, con las siguientes excepciones:

• Rg_app = 45Ω (probablemente bajo, pero vamos con eso)
• Qgd_d = 21nC (estimado a partir de la Fig. 6 en la hoja de datos MOSFET, curva de 200V)
• Vf_d = 0V (Vds_off >> Vf_d)
• Vf = 0V (Vds_apagado >> Vds_encendido)
• Vds_off = 170 V (suponiendo una condición de estado estable), Ciss = 1,25 nF

$t_{ir}=(R_g+R_{gext})C_{iss} \ln(\dfrac{g_{fs}(V_{GSAPP}-V_{th})}{g_{fs}(V_{GSAPP}-V_{th})-I_{DS}}) = 4.5ns$ $t_{vf}= \dfrac{Q_{gdd}V_{DS}(R_g+R_{gext})}{V_{DS}(V_{GSAPP}-\dfrac{I_{DS}}{g_{fs}})} = 134ns$

Esto da un tiempo de encendido total de aproximadamente 140 ns, si nuestras suposiciones son válidas y todo va bien. Tenga en cuenta que incluso en la nota de la aplicación, el tvf calculado fue 1/3 del tvf medido. Lea lo que dice la nota de la aplicación sobre sus cálculos. Además, lea el artículo de wikipedia sobre convertidores elevadores , que ayudará a comprender el sistema. Y finalmente, no uses un 555. Hay cientos de mejores alternativas para lo que quieres hacer que no son trucos que funcionarán mejor.