Cos'è E Come Funziona Un Mosfet ?

[Livio Orsini]

Accacca quello che hai scritto è correttessimo.

C'è da aggiungere che è anche necessaria una determinata energia per ottenere queste commutazioni.

Questa energia non è in grado di fornirla il transisto finale di un foto accoppiatore, soprattutto non riesce a fornirla nei 2 sensi, ma solo in un senso.

La configurazione single ended o totem pole sono ingrado di fornire energia in entrambi i sensi perchè possono iniettare corrente e drenare corrente.

Purtroppo non riesco a ritrovare, nei vari gigabytes del mio archivio, quel documento molto ben fatto che da una guida al calcolo dell'energia necessaria al oilotaggio di un interruttore a MOSFET.

[Mirko Ceronti]

Non ho proprio nulla da aggiungere a quanto già più che doviziosamente esposto dagli amici Livio ed Accacca.

(avete detto tutto Voi )

Posso solo dire, che se devi pilotare col Mos-Fet, la bobina di un relè o un'elettrovalvola, o anche una lampadina, allora il pilotaggio a fotoaccoppiatore è più che soddisfacente.

Ma....con una tensione Drain-Source di 310 Vdc, ed un PWM di tot KHz è meglio che cammini alla svelta se vuoi palleggiare tra i 2 valori opposti 0V-:-310V perchè nel mentre in cui tutti i valori intermedi vengono lambiti dal fronte (salita o discesa che sia) il transistor dissipa di brutto, e quindi più questo tempo in cui la dissipazione si produce è rapido (ossia fronte ripido) e minore sarà nel tempo l'integrale del surriscaldamento.

Coi Mos-Fet è semplice, ed anche con gli IGBT, ma io che riparavo inverter fatti coi BJT come finali (BUV24 tipo NPN) posso dirti che ricordo un circuito di pilotaggio molto ma molto più complesso, dove per conferire velocità al BJT la depolarizzazione per estirpare anche l'ultima carica rimasta galleggiante dentro alla giunzione di base, e che poteva rallentare lo spegnimento del transistor, veniva effettuata portandola a potenziale di meno 10 Volt con tutto un circuito dedicato.

Altro che totem-pole....

Saluti

Mirko

[Livio Orsini]

veniva effettuata portandola a potenziale di meno 10 Volt con tutto un circuito dedicato.

Confermo.

Ho ancora da qualche parte i miei appunti di progetto di un alimentatore SMPS per TVColoro, robetta da 150 W circa. Il transistor era, se la memoria non mi tradisce, un BU106 che si trovava circa 800 V tra collettore ed emitter quando era aperto, e commutava a circ 20 kHz. DIsonevo di un'ottima sonda di corrente della Tecktronix; così potevo misurare la corrente di pilotaggio della base, ebbene il picco negativo era di circa 300mA, ripeto corrente di base.

Se mi ricordo ed ho tempo e voglia, domani scannerizzo i grafici e pubblico la figura.

[Mirko Ceronti]

ebbene il picco negativo era di circa 300mA, ripeto corrente di base.

Accidenti.....peggio della bobina di un relè......

Saluti

Mirko

[gabri-z]

e commutava a circ 20 kHz

Basta guardare gli schemi dei vecchi finali righe di ..l'altro ieri (quelli con BJT )

[bgzlsn88@gmail.com]

Ok, quindi se devo pilotare un motore trifase asincrono a 50Hz posso anche scaricare la capacitá di gate con la resistenza di pull down da 1000 Ohm?

Modificato: 11 aprile 2015 da Alessandro HowardStern Balistico Bigazzi

[bgzlsn88@gmail.com]

Ad ogni modo, volendo realizzare un circuito che risolva in maniera piu decisa i problemi causati dalla capacitá parassita di gate si potrebbe optare per un operazionale retroazionato che piloti il gate direttamente, certo, si dovrebbero avere 4 alimentazioni duali indipendenti con riferimenti a massa separati, ma tutto il lavoro sporco verrebbe svolto dagli a.o. a patto che riescano ad erogare correnti sufficientemente adeguate a caricare/scaricare la capacitá di gate che comunque vale ad esempio nel irf840, 1600pF che nel mio caso i gate li piloto con tensioni di 12 volt, si trova che una resistenza da 1000Ohm mi porta a scaricare la capacitá in circa 1,6us.... Tempi lunghi per il mosfet, ma corti per le frequenze in gioco....

[Mirko Ceronti]

Tempi lunghi per il mosfet, ma corti per le frequenze in gioco....

Ma noi dobbiamo salvaguardare proprio il Mos-Fet, non le frequenze in gioco.

E' il Mos-Fet che si surriscalda se il fronte di commutazione non è il più ripido possibile, ossia nei pressi dello "zero" come tempi di commutazione.

che nel mio caso i gate li piloto con tensioni di 12 volt, si trova che una resistenza da 1000Ohm mi porta a scaricare la capacitá in circa 1,6us....

Altro che 1000 Ohm, la resistenza sul gate ci va da 10 Ohm.

Con 1000 Ohm, si nota perfino all'oscilloscopio che l'onda Drain-Source assume un fronte trapezioidale e non quadro, il chè si traduce tutto in surriscaldamento gratuito per il povero Mos-Fet.

Come dicevo, se ci devi pilotare un'elettrovalvola in modalità "On-Off", allora la resistenza di Gate va benissimo pure da 1000 Ohm, altrimenti......

Saluti

Mirko

[Livio Orsini]

Tempi lunghi per il mosfet, ma corti per le frequenze in gioco...

Son proprio questi tempi lunghi che ammazzano il mosfet, come anche gli altri semiconduttori.

Se disponi di un oscilloscopio decente puoi provare ad effettuare le misure X, Y dove metti in verticale la corrente di drain (o source) ed in orizzontale la tensione drain - source. Se non hai una costosissima sonda di corrente puoi accontentarti di un piccolo resistore tra source e zero che funzioni da shunt.

Tarando bene le scale avrai un bel diagramma che ti mostra la potenza dissipata durante la transizione, così puoi toccare con mano cosa sign ificano tempi lunghi di commutazione. Senza esagerare con le prove altrimenti il mosfet schiatta.

Poi basta studiarsi il datasheet per capire cosa succede.

.

[bgzlsn88@gmail.com]

Ok, appena posso faccio le misure e posto i risultati, ad ogni modo ponendo una resistenza da 10 Ohm avrei correnti sul fototransistor dell'ordine di 1,5A.....

[bgzlsn88@gmail.com]

Lo achema elettrico che sto utilizzando per pilotare i mos é il seguente:

[bgzlsn88@gmail.com]

Questo è il risultato della misura che mi ha proposto di fare, come devo interpretarla?

Grazie per ora....!

[Livio Orsini]

Visto che è difficile ruotare il monitor del PC, sarebbe meglio inserire le figure già ruotate in posizione canonica.

Questo è il risultato della misura che mi ha proposto di fare, come devo interpretarla

Io la vedo male, sembra che la dissipazione durante la transizione sia enorme.

Però dovresti almeno dichiare la costante A/V, visto che gli assi sono entrambi dichiarati da 10V

A prima vista sembravan fossero BJT ed il pilotaggio è il peggiuore che si possa fare per un transistor in commutazione, però anche per un MOSFET non si scherza.

Quando comandi lo spegnimento lasci che il poveraccio si arrangi per conto proprio.

[bgzlsn88@gmail.com]

Lo spengimento è tutto affidato alla resistenza da 1KOhm tra Gate e Source, se la resistenza l'abbasso a 470Ohm l'asse y percorre una distanza minore, ho impostato sull'asse y la corrente di Drain e sull'asse x la tensione Vds come mi aveva conisgliato lei.

[bgzlsn88@gmail.com]

Ho rieseguito la misura, forse qui è piu chiaro... hehehe

[Livio Orsini]

Lo spengimento è tutto affidato alla resistenza da 1KOhm tra Gate e Source, se la resistenza l'abbasso a 470Ohm

Presumo volessi scrivere 470 ohm, perchè altrimenti alzeresti il valore a 4700 ohm .

Se effettivamente hai usati 470 ohm in luogo di 1000 è ovvio che le cose migliorino, perchè dimezzi la costante di tempo formata dalla R e dalla capcità gate-source.

In teoria la R dovrebbe tendere a zero per ottimizare l'apertura del Mosfet, porò non è possiible per motivi pratici.

Proprio per questo motivo si usa un transistore che cortocircuita a zero il gate tramite una piccola resistenza, circa 10 ohm -20 ohm.

Se non specifichi quanti A corrispondono ad 1 V dell'asse Y il tuo diagramm non dice nulla, solo che è ancora molto brutto.

In teoria dovresti avere qaulche cosa che assomiglia ad una parabola quasi coincidente con gli assi.

[bgzlsn88@gmail.com]

Sisi la resistenza é da 470Ohm, l'occhio si imbroglia.... Ho preso il manuale dell'oscilloscopio, perché prima di fare le misure bisogna saperlo usare.... Hehehhe per il transistor che mi chiude la resistenza di gate a massa non ci sono problemi.... Studio, riprovo e poi la aggiorno....!

Grazie ancora

Modificato: 11 aprile 2015 da Alessandro HowardStern Balistico Bigazzi

[bgzlsn88@gmail.com]

Ho misurato la potenza dissipata dal Mosfet ed è comunque molto bassa anche con il circuito che ho realizzato io provando a caricarlo con una resistenza da 100Ohm e scaricandolo con un transistor, facendo un po di misure risulta un tempo di carica sul gate pari a 2,5 micro-secondi e un tempo di scarica (transistor) di 650 nano-secondi.

Volevo chiedere a cosa servono i diodi nella zona del Gate del Mosfet nello schema circuitale postato dal signor Mirko?

Posso immaginare che i due posti in parallelo ai transistor servono a proteggere le giunzioni, ma il diodo in parallelo alla resistenza di gate che entra in conduzione solo quando il transistor PNP entra in conduzione a cosa serve? Bypassa la resistenza da 10Ohm scaricando tutta la capacità di Gate sulla giunzione del BC327?

Grazie....

[Livio Orsini]

Ho misurato la potenza dissipata dal Mosfet....

I problemi crescono con il crescere della corrente di drain. Inoltre un circuito ben fatto è ben fatto sempre, sia che commuti una corrente piccola o che commuti una corrente grande.

facendo un po di misure risulta un tempo di carica sul gate pari a 2,5 micro-secondi e un tempo di scarica (transistor) di 650 nano-secondi.

Se ce ne fosse ancora bisogno, questa è la riconferma di quello che andiamo ripetendo.

Quando il transistor dell'opto chiude il tempo di transizione è minore di quando apre, lasciando il compito di carica e scarica delle capacità alla sola resistenza di carico.

all'ultima domanda di sei dato risposta da solo.

[RonzaGei]

Buongiorno a tutti.

Vorrei chiedere all'egregio Sig. Mirko ulteriori delucidazioni.

Ho costruito un ponte H per motori a spazzole da 24v 250w e poi l'ho applicato su un motore da 500w 24v e anche su un 1000w 24v. Tutti alimentati con piccole batterie al piombo.

Sono riuscito a farli funzionare bene, ma ho usato componenti comuni.

Il suo ponte e' molto interessante. Ma non ho capito i trasformatori a doppio secondario a cosa servono ... e quindi anche i condensatori di bootstrap

Cordialmente

Andrea

Oh, poi i ponti “H” si possono costruire anche con i condensatori di bootstrap eliminando così la necessità del trasformatore (o dei trasformatori) a doppio secondario che Ti dicevo, ma personalmente io mi trovo da tempo bene con questo giocattolo, che penso continuerò ad usare anche in futuro.

Modificato: 3 maggio 2015 da RonzaGei

[RonzaGei]

Nessuno risponde?

Andrea

[Livio Orsini]

Andrea il forum non è un call center aziendale.

Se la discussione è letta da chi sa, può e vuole rispondere avrai la tua risposta, altrimenti ....porta pazienza.

I solleciti alla fine portano ad una sola conclusione: discussione chiusa.

[Mirko Ceronti]

Chiedo venia, ma questo post m'era proprio sfuggito.

Ultimamente sono stato un po' uccel di bosco qui sul Forum, e le larghe maglie della mia rete hanno lasciato filtrare via questo messaggio.

Ma veniamo a noi...

Ho costruito un ponte H per motori a spazzole da 24v 250w e poi l'ho applicato su un motore da 500w 24v e anche su un 1000w 24v. Tutti alimentati con piccole batterie al piombo.

Sono riuscito a farli funzionare bene, ma ho usato componenti comuni.

Eh caro Andrea, costruire un ponte H con tensione del bus DC da 24 Volt è una cosa, costruirlo che ne regga 310 (con P.W.M.)......è ben altro.

Quello che vedi su questo topic, è un ponte universale, che funziona con qualsiasi tensione di Bus dai 12 volt fino ai 310 volt DC

Ho usato i trasformatori per alimentare e tenere isolati i transistor di lato alto, prendendo spunto da un vecchio schema di inverter Lenze 744 (che riparavo ai gloriosi tempi del mio debutto in codesta disciplina) il quale però faceva uso di un trasformatore switching con 3 secondari, e primario alimentato da un chopper-Mos-Fet col suo bravo circuito a corredo per il pilotaggio (che si guastava spesso e volentieri)

Tutta una complicanza ed un crollo di affidabilità volto solo a ridurre le dimensioni del trasformatore.

(inoltre quel ponte della Lenze era a BJT, quindi aveva uno stadio di pilotaggio parecchio più complesso causa la difficoltà del BJT rispetto al Mos-Fet nel farsi pilotare)

Ma.....avendo usato io trasformatori da 10 Va (bastano anche da molto meno) anche se da 50 Hz, tutto questo problema della dimensione, non si pone.
I condensatori di bootstrap, sono un modo per alimentare lo stadio di pilotaggio di lato alto del ponte, senza fare uso dei trasformatorini e sfruttando la conduzione del transistor di lato basso corrispondente.

In pratica quando lo switch di lato basso si aziona, carica un condensatore che si trova in pull-up rispetto allo switch medesimo, e questa carica servirà nel ciclo successivo ad alimentare lo stadio di pilotaggio del transistor di lato alto.

Saluti

Mirko

Modificato: 15 maggio 2015 da Mirko Ceronti
Avevo scritto "condizione" invece di "conduzione"

[RonzaGei]

Sempre interessantissimo quello che dice il mitico Mirko. (Sig. sottinteso)

Ora cerco di capire, e poco infastidire

Un riconoscente Grazie

Andrea