Calcolare resistenza di gate per mosfet

[murdok]

Salve a tutti, vorrei sapere come si fa a calcolare la resistenza di gate per un mosfet IRF530n.
Esiste qualche formula precisa o devo solamente limitare la corrente in uscita dal drive?
(il driver che utilizzeró per pilotare il mosfet è un intersil HIP4081A)

link al datasheet: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf530n.pdf


Grazie.

[Max2433BO]

Dal datasheet si legge:



e



... quindi, applicando semplicemente la legge di Ohm otteniamo:



... e questa è la minima resistenza di gate che possiamo aspettarci alla massima tensione di gate ammessa dal dispositivo.

Bisogna però considerare che il gate del mosfet rappresenta un condensatore, nello specifico da 920 pF (Tipici), come da datasheet alla voce e questo può determinarti, se non ricordo male, picchi di corrente in fase di carica...

... però lascio a chi è più esperto di me una disamina più approfondita di questo problema.

Spero di esserti comunque stato un minimo d'aiuto.

Max

[IsidoroKZ]

La resistenza in serie al gate di un MOS serve essenzialmente a uno scopo: smorzare le risonanze che ci possono essere nel circuito di gate, dovute alla capacita` di ingresso del MOS e all'induttanza dei collegamenti fra driver e MOS.

Senza una resistenza di smorzamento, all'accensione del MOS la tensione di gate a causa della risonanza LC serie andrebbe ben oltre la tensione imposta dal gate, e fin qui niente di male, ma poi scenderebbe di nuovo rischiando di spegnere il MOS appena acceso. Questa risonanza e` dalle parti dei megahertz e puo` genera disturbi, aumento della dissipazione ed eventuali malfunzionameti e rotture. Una resistenza serie dell'ordine di , dove L e` l'induttanza della maglia di accensione di gate e C e` la capacita` di ingresso del MOS, riduce il Q a 1 o meno ed evita questo fenomeno.

Se poi si hanno dei MOS "in parallelo" la resistenza di gate per ciascuno di essi serve per prevenire autoscillazioni distruttive (molto comuni!).

Una seconda ragione per l'uso della resistenza di gate e` il controllo della velocita` di accensione e spegnimento del MOS. La resistenza di gate insieme con la capacita` Crss forma un integratore di Miller che controlla il dv/dt sul drain del MOS. Rallentare la commutazione puo` servire per ridurre i disturbi, MA aumenta la potenza dissipata dal MOS.

Infine la resistenza di gate potrebbe servire per limitare i picchi di corrente del gate, ad esempio per proteggere il driver, ma con i driver ora disponibili mi pare che non sia mai necessario. Anzi, di solito bisogna controllare di non mettere questa resistenza troppo grande, per non rallentare inutilmente la commutazione.

Svariati MOS di ultima generazione hanno al loro interno la resistenza di gate, ottenunta non aggiungendo un componente ma realizzando opportunamente il polisilicio del gate, con struttura e resistivita` controllata. In questo modo la resistenza di gate e` spalmata su tutto il dispositivo.

[adert]

Oltre a quanto detto da Isidoro e Max , ti aggiungo:
Per il calcolo della Ig corrente di gate max si impone il pilotaggio del mosfet alla max velocità di transizione per limitare la perdita di potenza sul mosfet; si procede nel seguente modo:
Ig=Qg/dt
La carica da usare è la totale
QG=QGS+QGD+QOD
e il tempo dt è quello di transizione voluto t(transition) che deve essere il + piccolo possibile per limitare la dissipazione di potenza del mosfet tra drain e source nell'andata in conduzione e spegnimento.Si prende dal data sheet il + piccolo tra i tempi di andata in on e off

t(transition on)=td(on)+tr
td(on)=turn-on-delay tr=rise time

t(transition off)=td(off)+tf
td(off)=turn-off-delay tf=fall time

Ig=QG/t(transition)

Es:mosfet IRF530N
VDSS = 100V
RDS(on) = 90mΩ
ID = 17A
Qg Total Gate Charge 37 nC (37*10^-9 Coulomb)
t(transition on)=td(on)+tr=9,2+22=31,2 ns (31,2*10^-9 s)
td(on)=Turn-On Delay Time
tr=Rise Time
Ig=Qg/t(transition on)=37*10^-9/(31,2*10^-9)=1,19 A di picco , poi scende secondo I(t)=1,19*(1-e^(-t/ton)
Se alimenti a 12V il gate , la resistenza di gate deve essere al max 12/1,19=10 hom.

L'IC di plotaggio HIP4081A ha corrente max di 1,4A di picco , penso vada bene.

[murdok]

Ok, grazie mille a tutti...
Ho fatto molte ricerche, ma non ho trovato tutte queste informazioni, mi avete dato delle ottime dritte!

Il valore calcolato da adert (10Ω) è il minimo valore di Rg consigliato dai vari manuali reperiti in rete, mentre con la formula di IsidoroKZ trovo una resistenza che si avvicina a quella massima consigliata dai manuali (100Ω).
A questo punto, visto che il prototipo del circuito è su breadboard, potrei optare per la resistenza da 10Ω ed in seguito, una volta fatto il circuito stampato, misurare l'induttanza (anche se minima) della pista ed eventualmente correggere il valore della resistenza.
Pensate possa essere giusta come soluzione?


Nella formula di adert:

QG=QGS+QGD+QOD

cos'è QOD? nel data sheet non l'ho trovato... giusto per curiosità

[IsidoroKZ]

Non fissarti mai su un valore "magico" tipo 10ohm o 100ohm.

Il valore di Rg dipende da che valori che metti nella formula e che sono quelli del tuo circuito. Con una induttanza parassita di 50nH e una capacita` media di ingresso di 2nF la resistenza diventa di 5ohm, e piu` e` grande il MOS piu` piccola diventa la resistenza.

[murdok]

Ok.

[adert]

Qg=Qgs+Qgd+Qod

Qod=overdrive charge


Dal data sheet
Qg=37 nC
Qgs=7,2 nc
Qgd=11 nc
Qod=Qg-(Qgs+Qgd)=37-(11+7,2)=18,8 nC
Non viene riportata, si trova per differenza , e' il valore maggiore dei 3.
http://kfrancois.com/2014/10/05/using-the-mosfet-as-a-switch/