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Formule per la resistenza di gate mosfet

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Formule per la resistenza di gate mosfet

Messaggioda Foto UtenteGeggio » 2 mar 2021, 7:20

Ciao a tutti sto cercando di capire come calcolare la resistenza in serie al gate e quanta corrente assorbe il gate, legendo tutto quello che ho trovato in internet ho più dubbi che altro e sto facendo una confusione incredibile. Volevo chiedervi se le formule che ho tirato fuori sono corrette, grazie a tutti. :-)

Ig=Corrente assorbita dal gate a mosfet acceso
Qg=Carica capacità di gate in columb
Cg=Carica capacità di gate in nF
Rg=Resistenza in serie al gate
Ipk=Picco di corrente assorbita dalla capacità di gate all'accensione, quando comincia a caricarsi
PRg=Potenza dissipata dalla resistenza di gate
Vg=Tensione applicata al gate
Td(on)=tempi di salita del mosfet

Per calcolare la carica in columb(anche se non mi serve a niente)
Qg=Cg*Vg

Per calcolare la corrente di gate; qui non capisco, le il gate è virtualmente un condensatore, a parte il picco iniziale, una volta carico non dovrebbe esserci corrente, giusto? Cg*Vg la corrente di carica del condensatore e quel Td(on) che cosa ci fa li e sopratutto che senso ha calcolare la Ig?
Ig=Cg*Vg/Td(on)

Per calcolare la resistenza in serie al gate
Rg=Vg/Ig

La corrente di picco
Ipk=Vg/Rg

Potenza disipata dalla resistenza in serie al gate
PRg=Cg*Vg*f

Lo so sono nel pallone totale :-)) grazie infinite a tutti
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[2] Re: Formule per la resistenza di gate mosfet

Messaggioda Foto Utenteadert » 28 ott 2021, 15:30

Il mosfet usato come dispositivo di regolazione es PWM, regolatore tensione a duty cycle variabile, è in continua commutazione.
Per minimizzare la potenza dissipata sul mosfet, deve essere minimizzato il tempo del transitorio di commutazione da on a off e viceversa, al valore minimo, tra tr (rise time off/on) e tf (fold time on/off), es min tr=100 ns.
Ma il mosfet ha una sua capacità di entrata Ciss dell'ordine delle migliaia di pF, es Ciss=2500 pF
La relazione corrente tensione di un condensatore è Ig=Ic=C*dv/dt.
V è la tensione di alimentazione del gate normalmente 10V
dv/dt=10V/tr=10/100*10^9=0,1*10^9
Ig=Ic=C*dv/dt=2500*10^-12*0,1*10^9=250*10^-3A=0,25A -->250 mA
Rg=V/Ig=10/0,25=40 ohm

Usato come interruttore dopo qualche millisecondo dall'attivazione sul gate non assorbe nulla.
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[3] Re: Formule per la resistenza di gate mosfet

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 29 ott 2021, 11:07

Geggio ha scritto:quanta corrente assorbe il gate...a parte il picco iniziale, una volta carico non dovrebbe esserci corrente, giusto?
Si, in dc non assorbe corrente.
Come ti è gia stato detto, il problema si presenta quando il mosfet lavora a parecchie centinadi di migliaia di commutazioni al secondo, ecco che la corrente che fluisce da questa capacità è rilevante.

Un altro problema non da meno, è dato appunto dalla velocità molto elevata della commutazione sul mosfet, questa necessita di una velocità elevata di commutazione sul gate, quindi il driver deve essere in grado di pilotare questa capacità con fronti molto ripidi, deve perciò erogare forti correnti.

saluti.
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[4] Re: Formule per la resistenza di gate mosfet

Messaggioda Foto UtenteEtemenanki » 29 ott 2021, 14:04

Elettricamente parlando, puoi paragonare il gate ad un condensatore, per cui hai brevissimi picchi di assorbimento in fase di commutazione e praticamente nessun assorbimento (pochi nA) in fase di mantenimento.

I normali driver per gate (da usare come gia hanno detto gli altri quando serve commutare a frequenze elevate, indicativamente dai 10KHz in su ma dipende anche dal mosfer e dalla corrente che deve pilotare) sono di solito in grado di fornire 1.2A, alcuni modelli anche di piu, in modo da ridurre la durata di tali picchi, che in pratica sono curve di carica e scarica del condensatore rappresentato dal gate.

Questo perche', semplificando, il mosfet puo essere paragonato ad una resistenza variabile, dove il valore dipende dalla tensione del gate, sotto una certa soglia sara' come una resistenza molto elevata (quasi un circuito aperto), sopra un'altra soglia avra' la minima resistenza possibile (e' il parametro indicato come RdsON nei datasheet), fra queste due soglie sara' in "zona lineare" e si comportera' come un "potenziometro elettronico".

Si capisce quindi che se quel mosfet deve commutare un carico che assorbe una corrente importante, nella zona lineare provochera' una caduta di tensione che dipendera' dal suo valore resistivo e dalla corrente in questione (legge di Ohm), ed allo stesso modo tale caduta provochera' la dissipazione sotto forma di calore di una certa potenza ... per fare un esempio banale, mosfet con 10 milliohm di RdsON, che piloti un carico che assorbe 10A, se in condizione ON la caduta di tensione e' di 0.1V e la potenza dissipata in calore e' di 1W, in un punto della zona lineare dove la resistenza sia di 1ohm, la caduta di tensione diventa 10V e la potenza dissipata 100W, e' quindi importante fare in modo che durante le curve di commutazione, il componente rimanga nella zona lineare per la minor quantita' di tempo possibile, e questo si ottiene dando piu corrente al gate in fase di commutazione in modo che questa sia il piu veloce possibile, sia come carica che come scarica.
"Sopravvivere" e' attualmente l'unico lusso che la maggior parte dei Cittadini italiani,
sia pure a costo di enormi sacrifici, riesce ancora a permettersi.
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[5] Re: Formule per la resistenza di gate mosfet

Messaggioda Foto Utentestefanodelfiore » 30 ott 2021, 12:33

a questo link puoi trovare una application note della allora IR sul pilotaggio dei gate dei mosfet
https://www.infineon.com/dgdl/an-937.pdf?fileId=5546d462533600a40153559ea1481181

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[6] Re: Formule per la resistenza di gate mosfet

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 4 nov 2021, 23:46

Premetto che non sono un esperto di HW di potenza, anche se ne mastico qualcosa.

La capacità vista tra gate e source in commutazione è influenzata dall'effetto "Miller" tra gate e drain, che in pratica rende molto alta (quasi infinita) la capacità, per una certa parte del transitorio di carica del gate.
Quindi, se si tratta di far commutare un MOSFET (ma anche un IGBT), conviene utilizzare l'informazione data nella forma di Qg (carica di gate) come valore singolo per arrivare ad una certa tensione Vgs (con una certa Vdd) o come "curva di gate-charge" (Qg in funzione della tensione Vgs, talvolta parametrizzata per alcuni valori diversi di Vdd).

Conoscendo la carica da trasferire ed il tempo nel quale la si vuole trasferire, si può calcolare la corrente media necessaria. Da qui, molte Application Note fanno un conto banale, che secondo me, però, è piuttosto approssimativo, perché la carica non avviene a corrente costante (ovviamente).
Secondo alcuni, un valore di resistenza di gate pari al doppio di quanto indicato nelle prove riportate nel datasheet potrebbe essere un buon punto di partenza.
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[7] Re: Formule per la resistenza di gate mosfet

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 5 nov 2021, 1:05

:-) Raga non vorrei dire ma l'OP la domanda la ha posta a marzo e pare non si sia più connesso da maggio;
poi certo bene comunque che le risposte possono servire anche ad altri.
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[8] Re: Formule per la resistenza di gate mosfet

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 5 nov 2021, 1:10

E' vero! :oops:
Sono stato indotto in tentazione dalle risposte recenti...
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[9] Re: Formule per la resistenza di gate mosfet

Messaggioda Foto Utenteadert » 6 nov 2021, 12:54

claudiocedrone ha scritto::-) Raga non vorrei dire ma l'OP la domanda la ha posta a marzo e pare non si sia più connesso da maggio;
poi certo bene comunque che le risposte possono servire anche ad altri.

Si la domanda è di marzo 21, ma non aveva risposto nessuno.
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