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MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

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版主: charlesliao

MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章water10735 發表於 週五 7月 31, 2015 3:30 pm

各位前輩好,
又來麻煩各位了,
現在再用MCU做一個控制單MOSFET的電路
(就像版上有的555PWM控制MOSFET一樣,但是將555改成MCU而已)
現在在MOSFET驅動電路上有一些問題想要請教
原先的電路如下圖(PWM工作頻率設定為16KHz)
002.png

以下是Mosfet_Vgs的波形(感覺R16與MOSFET內部寄生電容產生RC充放電影響)
工作在1Khz時Vgs的波形很正常(跟方波一樣),但是頻率一上升就會變成如此失真
001.png

後來找網路資料,將電路改成如下
透過電晶體,再將控制性號給Mosfet,
使R16不要直接與MOSFET寄生電容直接起反應
改成這樣子在16KHz時,波形有比較正常幾乎接近方波了
003.png

但是去量測啟動瞬間Mosfet的vgs,
卻產生以下波形,感覺怪怪的
就我自己的認知,我覺得VGS應該也要是直接方波HI_LOW的去變化
但是前面段確有像是RC充放電的的情形產生
scope_477.png


所以想請教一下各前輩們
1.最後MOSFET_Vgs這樣子的波形是否是正常的?如果異常產生的原因為何?
2.上述的電路應用上是否有不妥,需要再修正的地方?
3.如果我的觀念上有錯誤,還請提出給予指教,謝謝!!

最後附上mosfet的規格表
004.png

005.png
water10735
 
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章xaudio 發表於 週五 7月 31, 2015 5:55 pm

Ciss = 6952pF 和 Vth = 4Vmax 兩個問題都必需解決!
充放電的電流要夠大,電壓要夠高,試試看 CMOS 驅動電路。
求救!!如何做一個高頻(要1MHz以上)的LED驅動電路

MOSFET 不能只看 Rds,越大顆越難推,選擇夠用的就可以了。
可能的話找一下邏輯準位的 MOSFET,Ciss 和 Vth 要低。
xaudio
 
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章kib72377 發表於 週五 7月 31, 2015 7:54 pm

R15改 200歐姆或更小.
LED Input forward current 25 mA @手冊第3頁.
還有你MCP輸出PWM的電流夠不夠?
kib72377
 
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章water10735 發表於 週一 8月 03, 2015 9:30 am

感謝兩位前輩的回覆,
想另外請教一個問題,
使用下圖的電路,
002.png

然後MCU馬上送PWM訊號,
量測TLP2362的Cathode對MCU_GND會產生下列的波形
就理解上應該是直接產生PWM的方波
但是卻有產生一段不明的狀態才產生為正常的PWM
有將光耦合器移除後量測,MCU的PWM信號是正常的,
請教一下,PWM的信號會受到光耦合器的影響嗎?
還是我哪邊沒有注意到,還請指教,謝謝
scope_474.png

最後附上目前的電路圖,謝謝(MOSFET驅動分成有上面兩種狀態)!!謝謝!!
150803.png
water10735
 
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章xaudio 發表於 週一 8月 03, 2015 10:22 am

奇怪的波形是 Ciss 和導線電感產生的寄生振盪,串一個電阻降低 Q 值應該會停止。
無論如何 TLP2362 是 OC 輸出,沒有 source 能力,驅動電路是不正確的。
xaudio
 
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章Scott Wang 發表於 週一 8月 03, 2015 6:03 pm

光耦合輸入電阻R15改為180Ω,且PWM輸出改為High輸出,接R15再接光耦合LED,LED負接地,光耦合輸出再串接一個3.3K或4.7K電阻,再加一級PNP,這樣輸入與輸出就可以同相位了.

記得,uC不要用0輸出去推動,最好要用Hi去推動.才不會在uC起始時發生無法預期的輸出狀況,可能的話,把電路設計為全部high推動,而uC在起始狀態時,先送出0輸出給所有的Port.
超音波切割機(切割塑膠用),小型攜帶式,可以切割如:adapter適配器外殼,玩具模型等等,若欲詢問超音波切割機,請PM,謝謝。

可調高壓直流電源供應器,中低壓直流電源供應器,高壓模組,電壓放大器,電流放大器.
恆流源(定電流源),恆壓源(定電壓源),帶通濾波器,2V以下高精度參考電壓,標準電壓.
專門接受訂製,設計生產各種特殊規格,高精度產品,學校實驗室,研究單位實驗設備.
另可接受其它電子專案設計.
http://hvpower.myweb.hinet.net/
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章water10735 發表於 週二 8月 04, 2015 9:21 am

感謝兩位的指導,
我目前想要將電路改成如下,
還請二位提供寶貴的建議
006.png

另外請教一下,
電路剛送電源與電路關電源的時候,
馬達都會稍微轉一下,這樣的情況硬體上應該如何改善?
特別是關電源的時候幾乎每次都會發生,
還請給予指教,謝謝!

補充,
剛剛測了一下這個電路加上mosfet,
好像又回到先前的問題了,看來需要再想想了!!
Vgs波形如下
scope_485.png
water10735
 
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章xaudio 發表於 週二 8月 04, 2015 9:54 am

(R18 + R19) * Ciss = (4.7K + 33) * 6952pF = 32.9uS ... (1)
1 / 16KHz / 2 = 32.25uS ... (2)

Gate 上升緣充電電流不超過 1mA,用電阻 pull-up 速度差太遠了。(起碼一個數量級)
xaudio
 
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章Scott Wang 發表於 週二 8月 04, 2015 10:17 am

water10735 寫:感謝兩位的指導,
我目前想要將電路改成如下,
還請二位提供寶貴的建議
006.png

另外請教一下,
電路剛送電源與電路關電源的時候,
馬達都會稍微轉一下,這樣的情況硬體上應該如何改善?
特別是關電源的時候幾乎每次都會發生,
還請給予指教,謝謝!

補充,
剛剛測了一下這個電路加上mosfet,
好像又回到先前的問題了,看來需要再想想了!!
Vgs波形如下
scope_485.png

你對於電晶體和Mosfet數位化(Logical)的Hi Lo架構沒有學好,要好好加強,我拿鞭子在後面鞭策你 ... :lol:
Q2的接法不對,當然一開機就會出問題,E改接+5_1V,R18接C與地,R19接C,這樣開機時才能把Mosfet關閉.

你是用那種uC?
超音波切割機(切割塑膠用),小型攜帶式,可以切割如:adapter適配器外殼,玩具模型等等,若欲詢問超音波切割機,請PM,謝謝。

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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章water10735 發表於 週二 8月 04, 2015 11:48 am

不好意思,我弄錯Hi_Lo的狀態了 :(
馬上做修正與更改,如下
007.png

目前使用的是PIC16F1503
主要功能就是馬達單方向運轉(配合雙位數的BCD指撥開關)
這個光偶與PNP電路應該是沒什麼問題,
現在問題是在VGS的波形會異常
請教X大您幫我計算的那時間是MOSFET的上升時間嗎?
老實說你回覆的這些我沒有很懂,我會再去找找資料理解看看
除了選擇較低的Ciss以外,有另外的處理方式嗎?
也還請您抽空說明指教一下,謝謝!!
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章xaudio 發表於 週二 8月 04, 2015 12:00 pm

這樣的改法只是結果顛倒而已! :D

Gate 下降緣放電電流不超過 1mA,用電阻 pull-down 速度差太遠了。(起碼一個數量級)

圖檔
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章Scott Wang 發表於 週二 8月 04, 2015 12:55 pm

你可以試試整流法,把R19改為1N4148,左正右負,R20並聯一個0.1uF電容,看看結果再來調整R20,R18和電容的值.
超音波切割機(切割塑膠用),小型攜帶式,可以切割如:adapter適配器外殼,玩具模型等等,若欲詢問超音波切割機,請PM,謝謝。

可調高壓直流電源供應器,中低壓直流電源供應器,高壓模組,電壓放大器,電流放大器.
恆流源(定電流源),恆壓源(定電壓源),帶通濾波器,2V以下高精度參考電壓,標準電壓.
專門接受訂製,設計生產各種特殊規格,高精度產品,學校實驗室,研究單位實驗設備.
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章water10735 發表於 週二 8月 04, 2015 1:41 pm

是阿,我只有注意到電晶體輸出的改變,
其他的部分都沒動,因為不知從何改變起,
手邊目前沒有74HC04~殘念~~~
有先試了將R19改為1N4148,
負端輸出沒有接MOSFET的波形如下
scope_486.png

負端輸出接上MOSFET的波形如下
scope_487.png

確認過電晶體出來的波形為正常方波,
所以這樣個整流法好像不太行 :(

爬文看到X大的一句話
"構思一旦出問題,30 分鐘的工作不只 3 個月,可能永遠做不完。"
深有同感!!!唉~~
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章water10735 發表於 週三 8月 05, 2015 1:44 pm

(R18 + R19) * Ciss = (4.7K + 33) * 6952pF = 32.9uS ... (1)
1 / 16KHz / 2 = 32.25uS ... (2)

Gate 下降緣放電電流不超過 1mA,用電阻 pull-down 速度差太遠了。(起碼一個數量級)


後來跟人討論X大的建議,
理解如下,還請您看看是否正確,
32.25uS是16K頻率的半個週期時間
而32.9uS是MOSFET放電的時間,
根本還沒放電完,就進行到下一個週期,
因此才會產生這樣子異常的波形,
所以您才會說
Gate 下降緣放電電流不超過 1mA,用電阻 pull-down 速度差太遠了。(起碼一個數量級)
一個數量級就是10倍的意思,
所以建議的放電時間最差要在3.255uS內才OK,
算下來(R18 + R19)大概就是控制在470歐姆,
但是電阻過小→Zener也會受到影響,
所以您提供另外一種電路給我參考使用,
不知道這樣子的理解是否正確?
煩請給予指教,謝謝

※附上測試結果(電阻越小,波形越正常,但是電壓就越低 :( )
R18-220
R18-220.png

R18-330
R18-330.png

R18-470
R18-470.png
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Re: MCU_PWM_單個MOSFET驅動請教

文章xaudio 發表於 週三 8月 05, 2015 2:55 pm

"起碼一個數量級" 是比較含蓄的說法,先複習 RC 充放電:
RC circuit

Vc(t) = V * (1 - e^(-t / T))
T = R * C

Gate 由 0V 上升到 4.5V (90%),需要的時間:
2.3 * T = 2.3 * 32.9uS = 75.7uS
Gate 波形要有一點像方波,R 必需降到 1/30 甚至 1/40 以下。

此路難行就換一個方法吧!(古有明訓 → 柿子要挑軟的吃)
xaudio
 
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