Sélection de MOSFET H-Bridge
Calculez les exigences relatives aux MOSFET à pont en H, y compris le courant de pointe, les pertes de conduction et le courant nominal minimum pour les pilotes de moteurs à courant continu.
Formule
I_peak = I_rated × k, P_cond = I²× R_DS(on)
Comment ça marche
Exemple Résolu
Sélectionnez des MOSFET pour un pont en H pilotant un moteur continu de 24 V, 10 A avec un appel de pointe de 30 A. Étape 1 — Tension nominale (2 x déclassement) : V_DS ≥ 2 × 24 = 48 V → utilise des MOSFET nominaux de 60 V Étape 2 — Courant nominal (1,5 × continu + pic de poignée) : I_D_Cont ≥ 1,5 × 10 = 15 A en continu I_D_peak ≥ 30 A (pour l'appel) → Sélectionnez un MOSFET d'une puissance nominale de 40 A en continu/100 A en pointe Étape 3 — Perte de conduction par MOSFET au courant nominal : Supposons que R_DS (activé) = 8 mΩ à 100 °C (par exemple, IRFB3207) P_cond = I² × R_DS (activé) = 10² × 0,008 = 0,8 W par FET Total pour 4 FET (2 conducteurs à tout moment) : 2 × 0,8 = 1,6 W Étape 4 — Exigences relatives au conducteur du portail : Q_g = 70 nC (typique pour cette classe de FET) À 20 kHz PWM, puissance d'entraînement de grille : P_g = Q_g × V_gs × f = 70e-9 × 12 × 20000 = 16,8 mW par FET → négligeable Étape 5 — Temps mort requis : t_dead > t_fall + marge = 50 ns + 20 ns = 70 ns minimum (défini sur 100 ns) Résultat : les MOSFET 60 V/40 A avec R_DS (activé) < 10 mΩ (par exemple, IRFB3207, STP60NF06) conviennent. Ajoutez un circuit intégré de pilote de porte dédié (par exemple, IR2104) avec un lecteur Bootstrap High-Side.
Conseils Pratiques
- ✓Utilisez un circuit intégré de commande de porte en H dédié (par exemple, DRV8876, L298N, IR2104) plutôt qu'une logique discrète : ils offrent une protection contre les accès, une insertion en temps mort et un lecteur d'amorçage côté haut approprié
- ✓Placer des condensateurs de découplage en céramique de 100 nF aussi près que possible de chaque source de drain MOSFET pour supprimer les transitoires de commutation ; ajouter un électrolytique en vrac de 100 à 470 µF sur les rails d'alimentation
- ✓Pour les circuits intégrés à pont en H (L298N, DRV8833), vérifiez le R_DS (on) des commutateurs internes : de nombreux pilotes intégrés ont une résistance à l'état passant de 1 à 3 Ω, ce qui entraîne une chute de tension importante et un échauffement à des courants supérieurs à 2 à 3 A
Erreurs Fréquentes
- ✗Choisir des MOSFET conçus exactement à la tension d'alimentation : les pics de tension dus à la commutation par inductance du moteur (L×Di/dt) dépassent facilement la tension d'alimentation en courant continu ; déclarez toujours V_DS à au moins 2 fois
- ✗Omission des diodes flyback (roue libre) — Les MOSFET sont dotés de diodes corporelles qui fonctionnent pendant les temps morts, mais les diodes Schottky discrètes à haute vitesse réduisent le temps de récupération et les pertes de commutation dans les applications à courant élevé
- ✗Utilisation d'une seule résistance de grille partagée pour les quatre MOSFET : chaque porte a besoin de sa propre résistance pour empêcher les oscillations parasites et permettre un réglage indépendant de la vitesse de commutation
Foire Aux Questions
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