¿Por qué la amplitud de las señales PWM cae una vez que se conecta al interruptor n-mosfet de lado bajo?

Estoy aplicando una señal pwm de 3,3 V a un circuito similar al siguiente (Crédito: Olin Lathrop):(Crédito: Olin Lathrop)

Estoy usando un N-MOSFET IRLR024N, que cambia si conecto la puerta al pin 3V3 de mi microcontrolador. Sin embargo, no cambia si uso la señal PWM. El osciloscopio lo muestra claramente: la diferencia de voltaje entre la puerta y el terminal fuente no es lo suficientemente grande (de la hoja de datos):

V gramo a t mi _ t r mi s h o yo d _ metro a X = 2 V
Perdón por la mala calidad de imagen, 1V/div, modo matemático, ch1 (rojo) es el pin pwm, ch2 (amarillo) es el pin de tierra, verde es ch1-ch2. La primera imagen es sin conexión al circuito en la primera imagen: No conectado a N-MOSFETAhora, cuando conecto el pin PWM a la puerta, el pin de tierra a la fuente del mosfet (tengo una fuente de alimentación de 12V 5A que alimenta el circuito): ¿ Conectado al N-MOSFET y al circuito de arribaTienes una idea de cuál puede ser el problema o cuál podría ser una solución?

Si tiene alguna pregunta, ¡le responderé lo antes posible!

Atentamente

Actualización: todo bien ahora, IRLU024N simplemente no estaba a la altura. IRF3708 hace el truco. También arreglé mis medidas y usé la abrazadera de tierra en las sondas. Obtengo alrededor de 7V al 100% del ciclo de trabajo. Sin embargo, probé el circuito en una placa de pruebas. El siguiente paso es diagnosticar dónde ocurren el resto de las caídas de voltaje y luego soldar a una PCB. Sin embargo, encontrarme con este problema y sus respuestas me ayudaron a ampliar mi comprensión enormemente, ¡así que gracias!

que uc? ¿Es esta lógica de 3.3V? o lógica de 5 V a 3,3 V, necesita al menos un MOSFET de 1 V con un máximo de 5 Ω más o menos. un controlador intermedio usando >=5V Vcc.en este FET agregado o un FET <1Vt
Parece que no tiene tierra conectada a su alcance.
@SunnyskyguyEE75 NodeMCUv2
@JackCreasey Hice esto por propósito, el osciloscopio no puede manejar más de 50 V, y si uso la conexión a tierra del osciloscopio, podría tener diferencias de voltaje de hasta 325 V ya que estoy midiendo detrás de un convertidor reductor (adaptador de CC para computadoras portátiles)
Si su osciloscopio tiene un enchufe de CA de tres pines y usa tierra como debería, todavía tiene la diferencia de potencial. No ha logrado nada dejando fuera de tierra, aparte de distorsionar sus señales. Use una fuente de alimentación decente (o incluso una batería) para el desarrollo, entonces no tiene que lidiar con este tipo de problemas.
@JackCreasey Eché otro vistazo a las especificaciones. El osciloscopio está clasificado para una entrada de voltaje máximo de 300 V. La única razón por la que no sucedió nada sería el circuito que sigue al convertidor reductor, lo que reduce los potenciales de voltaje por debajo de +-320 V (= 230 V * sqrt (2)). La sonda tiene la misma clasificación máxima y no quiero intentar conectar la sonda a tierra. Compraré o prestaré una sonda con una clasificación máxima más alta (por ejemplo, 600 V) y usaré la atenuación 10X. Gracias por su información útil, tomaré en serio su consejo para comprar una fuente de alimentación decente.

Respuestas (1)

¿Puede obtener 3,3 V con una generación de 50 ohmios usando 3,3 V sin carga? Su señal de 3.3 V parece una carga de 35 ohmios en 100 ohmios o ~ 1/2 de la impedancia de su controlador, por lo tanto, 1/(1+2) = 1/3 del voltaje

  • ~1,15/3,3 V = carga/sin carga
    • limpie sus habilidades de medición, de modo que las formas de onda GND sean una línea plana sin ruido y obtenga formas de onda de libros de texto.
    • su controlador debe ser de 0,65 Ω a 6,5 ​​Ω según la velocidad de respuesta necesaria y 2~3x Vgs(th)

Ni siquiera puede conducir correctamente cuando el umbral de conducción Vt = VGS(th) Gate Threshold Voltage = 1 a 2V @ ID=250uA o RdsOn = 4kΩ a 2kΩ cuando espera <0.1Ω

mi regla general

  • utilice la tensión de accionamiento de la compuerta = 2 a 3 x Vgs(th) máx. o 4 a 6 V como Vg mínimo y 15 V máx.
  • Utilice la impedancia del controlador de compuerta = 10 a 100 x RdsOn nominal = 0,065 Ω @ Vgs = 10 V
    • su controlador debe ser de 0,65 Ω a 6,5 ​​Ω según la velocidad de respuesta necesaria y 2~3x Vgs (th) - Si el cambio es lento, los ohmios del controlador pueden ser > 1000 RdsOn pero no rápidos.
  • aunque no en la hoja de datos, la resistencia interna de Rg también depende del voltaje como RdsOn, por lo que uso estas proporciones.
  • si está utilizando una lógica de 5 V a 3,3 V, tienen un controlador RdsOn de 50 Ω +/- 50 %
  • si está utilizando una lógica de 3,3 V a 3,3 V, tienen un controlador RdsOn de 25 Ω +/-50%

Suponiendo que la lógica de 5 V uC con 50 Ω y una salida cargada de 1,1 a 1,2 V, su puerta aparente carga un poco más de 1/3 de la resistencia de su controlador ~ 17 ohmios a este voltaje que probablemente caerá a 8 Ω más o menos durante la conmutación de flancos solo en serie con Ciss que también cambia con Vgs. Consulte el gráfico Q vs Vgs en su hoja de datos. figura 13aingrese la descripción de la imagen aquí

Para ser honesto, todo lo relacionado con la impedancia en su respuesta es demasiado difícil de tragar para mí de una vez. Hice el siguiente cálculo basado en el hecho de que NodeMCU puede suministrar Imax = 12mA por puerto: Q = I * t = C * V => t_worst_case = C * V / I = 800pF * 3.3 V / 1mA = 2.64microSeconds (800pF no está en la hoja de datos), la frecuencia objetivo de mi aplicación sería 25 khZ =^ 40 microsegundos, por lo que la puerta debería estar completamente cargada 13/15 del tiempo. ¿Estaba mal este cálculo aproximado? Intentaré comprender todos los aspectos de su respuesta durante el fin de semana.
Dado que tengo un nivel de 5 V (LM 7805) y 12 V (fuente de alimentación) en mi aplicación, podría usar un transistor NPN para impulsar la puerta, ¿verdad? ¿Crees que sería una buena opción o qué recomendarías?
Generación de 50 ohmios -> ¿Por qué 50 ohmios? Carga de 35 ohmios en 100 ohmios -> ¿por qué 35 ohmios, dónde están los 100 ohmios y por qué? Limpia tus habilidades de medición -> ¿Qué pasa con mi medida? ¿Por qué mi unidad debe ser de 0,65 Ω a 6,5 ​​Ω? ¿Cómo puedo saber qué impedancia tiene un controlador? ¿De dónde vienen los 4kΩ a 2kΩ para RdsON? ¿Qué significa lógica de 5V @ 3.3V? ¿Por qué 25 Ω +/-50%? -> Preguntas que me hago y actualmente no tengo idea de cómo responder
bien ¿Qué es Voh @12mA 3.3V-0.4V? RdsOn=(Vcc-Voh)/Ioh = impedancia del controlador para lógica CMOS Todos los ARMS son chips lógicos de 3,3 V (3,6 máx.) y, por lo general, son 25 ohmios, el siguiente CMOS clasificado para 5,5 V máx. es CMOS de 5 V y todos son controladores típicos de 50 ohmios +/- el peor de los casos. Si sus suministros no están conectados a tierra a tierra de la sonda de alcance, obtendrá ondas desordenadas debido al ruido del suministro flotante
No conozco sus especificaciones de funcionamiento exactas, pero IRLR024N tiene un Qg = 15 nC máx @ 25'C Vgs = 5
Puede probar este tinyurl.com/yagq2xte y comparar valores con los suyos.
¡Gracias por todos sus comentarios, le echaremos un vistazo por la noche!
Ignore las relaciones de impedancia de la puerta, que sugerí, si su aplicación no está utilizando la potencia de conmutación completa del FET. Honestamente, no puedo estar seguro de por qué el voltaje de su puerta cayó a 1.2V, a menos que haya una falla. Si lo carga con solo 50 ohmios, puede calcular la impedancia del controlador a partir de la caída o el aumento de voltaje, dependiendo de dónde termine. Pero hay tolerancias. chao.
Mi carga es un elemento Peltier TEC12704 (2,1 ohmios, tal vez 2,7 ohmios, algo de esa magnitud) Mi inductancia es de 700 microH a 10 kHz, el límite más grande tiene 47 microF, la misma configuración que la anterior
T1=L/R1 y T2 = ESR*C, así que cambie los valores de los componentes de mi modelo. Debería estar bien, pero verifique estas constantes de tiempo y vea los efectos en dI/dt, timbre (Q), tiempo de caída, etc., luego agregue la inductancia de tierra 10nH/cm y vea los resultados o no...
Así es como creo que se ve mi circuito (con el MOSFET IRLU024N), según las hojas de datos. Revisé mi circuito nuevamente, pero no encontré ningún error. Sin embargo, compraré este MOSFET, ya que ni siquiera cambiará de manera confiable a 3.3 V. Su respuesta y comentarios aumentan en gran medida mi conocimiento (o disminuyen mi ignorancia). Estoy empezando a comprender por qué habla de impedancia y puedo sentir que su La respuesta es muy educada y buena. Gracias de nuevo. Marcar como solución.
¿Por qué la amplitud de las señales PWM cae una vez que se conecta al interruptor n-mosfet de lado bajo?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v