¿Cómo puedo acelerar la conmutación del transistor en el interruptor de potencia del lado bajo?

Question

Estoy trabajando en un proyecto y quiero accionar un motor con una señal PWM de 12V (Motor conectado a 12V y la red Motor- en el diagrama).

El circuito de abajo es una idea que tengo, sin embargo después de construirlo, resulta que tiene un encendido y apagado bastante lento. ¿Cuáles son algunos métodos para acelerar eso?

Gracias de antemano,

Rob

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Editar 1: Añadir gráficos de alcance de la entrada y la salida como se solicita.

Parcela 1 - Entre R31 y U4

Parcela 2 - Sonda en "Motor-"

Editar 2: Añadir el esquema del circuito a la derecha (detección de corriente).

Answer 1

El voltaje de rampa lenta es lo que sospecho que ocurrirá cuando se apague el MOSFET - cuando se desactiva el MOSFET el motor se convierte momentáneamente en un generador. Normalmente, con una carga inductiva se obtiene una contrafase que polariza hacia adelante el diodo de protección, pero también tiene un amortiguador que puede hacer lo mismo, pero en algún lugar entre el amortiguador y el motor que actúa como un generador cuando el MOSFET se apaga sospecho que se obtiene este efecto.

Le sugiero que intente modelar la situación.

Answer 2

Aunque no dejas claro cuál es el voltaje del PWM, el voltaje en R21 debería ser la mitad del voltaje de alimentación. esto eliminará la influencia de cualquier capacitancia en las entradas de ralentizar la transición,

Lo siguiente sería aflojar R32, el objetivo de U4 es encender y apagar ese mosfet lo más rápido posible, esa resistencia lo impide, con un amplificador óptico normal sería recomendable, pero este dispositivo está pensado para lidiar con cargas capacitivas.

Answer 3

Al principio, antes de llegar al punto principal: Según la hoja de datos, el FAN3100 no es un comparador. Las entradas son entradas lógicas. Por lo tanto, los 3,3V en R21 al IN+-Pin parece estar bien y no debe afectar a la velocidad de conmutación.

Mi sospecha es que el tiempo de conmutación es lento, porque la carga de la puerta no se recarga lo suficientemente rápido porque la corriente es demasiado baja.

El controlador aplica 12V a la puerta con una capacidad de conducción de hasta 3A. La resistencia R32 de 22Ohmios limita esto a unos 0,5A. Imagina la puerta como un condensador, que debe ser cargado de 0V (estado apagado) a 12V (estado encendido). R32 y la capacidad de la puerta (3247pF según la hoja de datos) forman un condensador derivado. Puedes calcular la respuesta al impulso con las fórmulas habituales.

Como resultado, yo cambiaría R32 a 4.7Ohms (resultando en 2.55A conducidos a la puerta) y aumentaría el condensador C10 a un valor de 10µF a 47µF. El impulso de corriente para recargar la puerta, proviene casi en su totalidad de este condensador. Debe proporcionar los 2.5A que son conducidos a la puerta. Un condensador cerámico no funciona como C10, debe ser un condensador electrolítico o de tantalio polarizado. Elige la ESR más baja que puedas conseguir o coloca dos condensadores en paralelo en lugar de un solo C10. Tener demasiada capacitancia en este punto no hace ningún daño. Los condensadores deben colocarse lo más cerca posible del circuito integrado del controlador.

Ten en cuenta también que los condensadores cerámicos muestran un efecto de DC-bias. Así que C1 en su circuito debe ser elegido en consecuencia. Muchos tipos de condensadores cerámicos tienen sólo el 10% de la capacidad original a tensiones de 12V y superiores, lo que los hace prácticamente inoperantes.

Algunos puntos adicionales en los que pensar: ¿Realmente necesitas un FET tan grande? Su capacitancia es bastante alta, lo que ralentiza el tiempo de conmutación. Sus tiempos de subida y bajada también son bastante lentos. Por lo tanto, la elección de un FET "más pequeño" con menos capacidad de conducción y, por lo tanto, menos capacitancia de puerta y tiempos de subida y bajada más rápidos, también debería ayudar a aumentar la velocidad de conmutación. No puedo imaginar que realmente necesites 110A en tu aplicación.

Respuesta bastante larga, pido disculpas, pero espero que sirva de ayuda. Buena suerte y todo lo mejor.