MOSFET - Gate Ladedauer

[Nick (Gast)]

Guten Tag,

um das Gate eines MOSFETs umzuladen wird ein Strom benötigt.
Ist bei mehr Strom die Verlustleistung in dieser Zeit geringer weil der 
Widerstand R_DS schneller "abgebaut" wird? Oder warum ist das so?
Wie kann ich errechnen wie lange das Laden des Gates dauert
(wenn ich die Gatekapazität und V_GS kenne)?

Grüße.

[Helmut S. (helmuts)]

Da schaust du am besten im Datenblatt nach der Gateladung Q.

Dort steht z. B. Q=20nC.

I = Q/t

Wenn man z. B. in 20ns schalten möchte, dann

I = 20nC/20ns = 1A

Der Gatetreiber müsste also im Mittel kurzzeitig 1A bringen um in 20ns 
voll einzuschalten.

[ArnoR (Gast)]

Nick schrieb:
> Ist bei mehr Strom die Verlustleistung in dieser Zeit geringer weil der
> Widerstand R_DS schneller "abgebaut" wird?

Ja der Mosfet ist kürzere Zeit im Übergangsgebiet zwischen leiten und 
sperren.

Nick schrieb:
> Wie kann ich errechnen wie lange das Laden des Gates dauert
> (wenn ich die Gatekapazität und V_GS kenne)?

Die Gatekapazität wirst du meist nicht direkt kennen, denn die 
Eingangskapazität im Datenblatt ist nicht die beim Schalten wirksame 
Gatekapazität.

Daher ist immer eine Gateladung Qg in einem Diagramm angegeben. Diese 
Ladung musst du mit dem Gatestrom I zuführen. Das dauert dann: t=Qg/I.

[Michael B. (laberkopp)]

Nick schrieb:
> um das Gate eines MOSFETs umzuladen wird ein Strom benötigt.
> Ist bei mehr Strom die Verlustleistung in dieser Zeit geringer weil der
> Widerstand R_DS schneller "abgebaut" wird?

Ja, die Umschaltverluste werden kleiner wenn es schneller geht.


> Oder warum ist das so?
> Wie kann ich errechnen wie lange das Laden des Gates dauert
> (wenn ich die Gatekapazität und V_GS kenne)?

Du kannst damit einen groben Näherungswert ausrechnen.

Genauer wird's schwieriger

http://www.ti.com/lit/an/slua560c/slua560c.pdf

[Horst S. (Gast)]

Geht das nicht auch mit der Zeitkonstante tau = R*C?

(C: Gatekapazität, R: Innenwiderstand der Quelle, dann in der 
x*tau-Tabelle schauen, bei wieviel % die zu erreichende Gatespannung 
liegt.)

[Nick (Gast)]

Danke.

Im Datenblatt ist folgender Wert angegeben:
Q_GS - Gate-to-Source Charge: 14 nC
Q_G - Total Gate Charge: 63 nC

Ich verstehe nicht ganz warum Qg genommen wird und nicht Qgs (was auch 
die Strecke ist, welche ich durchschalte):


Den LL-MOSFET betreibe ich direkt mit einem µC (über ein 10 Ohm 
Widerstand). Im Grunde liefert der µC aber lediglich 40mA an einem Pin.
Also t = 63*10^(-9) C / 4*10^(-2) = 1,575 µS => 634 kHz maximal.

Habe ich das richtig gemacht?

Danke für eure Antworten.

[ArnoR (Gast)]

Nick schrieb:
> Ich verstehe nicht ganz warum Qg genommen wird und nicht Qgs (was auch
> die Strecke ist, welche ich durchschalte):

Es fehlt u.a. die Miller-Ladung.

Nick schrieb:
> 1,575 µS => 634 kHz maximal.

Nein, das ist nur ein Umladevorgang, eine Schwingung hat aber 2.
Außerdem hättest du so nur Umschaltflanken aber keinen ein- bzw. 
ausgeschalteten Zustand.

[Nick (Gast)]

Oh stimmt. Daran habe ich nicht gedacht.

Ich merke auch gerade, dass die 40mA vermutlich auch nicht passen?
http://www.atmel.com/images/doc8006.pdf
Hätte ich den Wert (I_CC) aus Table 20-1 von Seite 175 nehmen sollen?

[Helmut S. (helmuts)]

Am Anfang kann der IC mehr Strom und gegen Ende halt noch 10mA. Es 
stellt sich allerdings die Frage ob man überhaupt mehr als 10mA treiben 
will. Zwischen IC und Gate sollte eh noch ein Serienwiderstand(>100 Ohm) 
eingebaut werden. Wenn du etwas gutes tun willst, dann suche einen 
schnellen Gatetreiber-IC.
Einer von vielen:
http://www.reichelt.de/index.html?&ACTION=446&LA=446

[Falk B. (falk)]

@ Helmut S. (helmuts)

>Am Anfang kann der IC mehr Strom und gegen Ende halt noch 10mA.

So in etwa.

> Es
>stellt sich allerdings die Frage ob man überhaupt mehr als 10mA treiben
>will. Zwischen IC und Gate sollte eh noch ein Serienwiderstand(>100 Ohm)
>eingebaut werden.

Nö.

Beitrag "Re: Transistor, 1A, 4MHz Schaltfrequenz"

[Klaus (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Zwischen IC und Gate sollte eh noch ein Serienwiderstand(>100 Ohm)
> eingebaut werden

Ach? tatsächlich? Schon wieder so ein "Gate-Widerstand Fanboy"

MfG Klaus

[Nick (Gast)]

> Ach? tatsächlich? Schon wieder so ein "Gate-Widerstand Fanboy"

Klaus, wie wird sonst der Strom begrenzt?

[Klaus (Gast)]

Nick schrieb:
>> Ach? tatsächlich? Schon wieder so ein "Gate-Widerstand Fanboy"
>
> Klaus, wie wird sonst der Strom begrenzt?

Ich bin jetzt zu faul, alles nochmal aufzuschreiben. Deshalb hier ein 
Link

Beitrag "Re: Ganz seltsames Problem mit einem Mosfet direkt an einem PIC 18f14k50"

MfG Klaus