резистор в цепи затвора ключа БП

[AAX]

Здравствуйте!
Ковыряю импульсный ИП принтера Epson. Ничего сложного - в розетку прилетело 380, "отгорел" ноль. Расстроился сглаживающий конденсатор, вытек на плату. Минус шим-контроллер, силовой транзистор, немного мелочёвки, пара дорожек. Шимка по маркировке не бъётся никак, нашёл pin-to-pin аналог (вроде бы), поставил. LD7575. Ключ был чудной, TK5A50D, ёмкость затвора всего 490 pF. Взял первый попавшийся в местном чип-и-дипе с похожими характеристиками (STP12NM50). Ёмкость затвора у него 1000 pF.
Дальше с картинками:

Это - цепь затвора ключа данного ИП. Резисторы оба были неисправны - R1 в обрыве, R2 в КЗ. Диод тоже умер. Маркировки резисторов читались ясно и отчётливо. В момент ремонта в запаре (там много всего пришлось чинить за ограниченное время) даже не задумался о том, что 500 Ом - многовато. Поставил, "как было" по номиналам - включил - заработало.
ИП работает в закрытой коробке внутри принтера, без вентиляции вообще. После примерно недели эксплуатации (в жару) начались глюки - принтер включается, и в пиках потребления перезагружается сам-собой. Открыл, посмотрел - греется ключ.
Понятно, что я - олень Т.к. в момент ремонта был осциллограф с собой, сейчас сижу копаюсь с одним китайским мультиметром Вопрос в том, насколько я олень. Т.е. могла ли данная замечательная схема включения затвора работать со старым ключом? Или резистор там был 47 (4,7?) Ом, а я неверно прочёл маркировку, и принял два порядка разницы за КЗ?
R1 в типоразмере 1206, R2 в 0805.

[Телекот]

Входная ёмкость транзистора не несёт не какой информации, сравнивать транзисторы нужно по полному заряду затвора. Родной транзистор имел заряд затвора 11 nC, а ваш 28nC, разница более чем в 2 раза. Для вашего транзистора резистор должен быть около 200 Ом. Но лучше подобрать транзистор. Потому как неизвестно какой ток может тянуть эта микросхема.

[AAX]

Телекот писал(а):

Входная ёмкость транзистора не несёт не какой информации

А что C=Q/V - это врут?

Телекот писал(а):

неизвестно какой ток может тянуть эта микросхема

так микросхема там накрылась, и я её заменил на ld7575. Которая известно, какой ток может тянуть: 500 mA абсолютный максимум.

Телекот писал(а):

Для вашего транзистора резистор должен быть около 200 Ом.

это из соображения "энергии вдвое больше может накапливать затвор, резистор нужен вдвое меньше"? Или есть какая-то методика расчёта? Я сознательно избегаю общепринятого термина "ёмкость затвора", в ожидании ответа на первый вопрос В даташитах на новый транзистор рекомендуемого номинала этого резистора я не нашёл. У старого транзистора рекомендуют чот порядка 40 Ом. В приведённом типовом включении ld7575 использован транзистор с ёмкостью затвора максимальным зарядом затвора ровно как у нового транзистора, что я установил. Резистор там один, 10 Ом.
Господа и дамы, кто видел такую схему включения резисторов в затворе? Обычно разряд затвора идёт через "отдельный" резистор с диодом. А тут эвона как хитро...

[Телекот]

А что C=Q/V - это врут?

Врут, в заряде затвора участвует не только входная ёмкость, но и емкость миллера, коммутируемое напряжение.
Вот зависимость заряда затвора от разных факторов транзистора TK5A50D.

На графике ясно видна полка миллера (что не вписывается в эту формулу), видна зависимость заряда от напряжения сток -исток(что тем более не вписывается).
как видно заряд затвора линейно растёт до напряжения почти 8в, потом резко скачет в 2 раза.

Вложения

00.png

(54.33 KiB) Скачиваний: 2309

[musor]

ПРИ РЕМОНТЕ ТАКИЕ РАЗЧТЫ И АНАЛИЗ ИЗЛИШНЕ подбирает подобный ключь коректируетее нсли надо резистор(ы) такая схема с диодом и 2 резиками часто исползовпана некоторыми брендами-это кстати класка но во многих сжемах это упрошают естьуниверсалный спроб замена диода pnp транзюлем что позволяет ставить даже саимые дубовые ключи с мусорки снятые с хламвых плат...

[AAX]

Телекот писал(а):

А что C=Q/V - это врут?

Врут, в заряде затвора участвует не только входная ёмкость, но и емкость миллера, коммутируемое напряжение

Входная ёмкость, которую я привёл в своём первом посте (она же обычно просто «ёмкость затвора», C[sub]g[/sub] в даташитах) является суммой C[sub]gs[/sub] и C[sub]gd[/sub] умноженного на «коэффициент усиления» транзистора (aka «эффект Миллера»). Что, в принципе, логично для ключа - его нужно открыть или закрыть полностью, а на нелинейность характеристик пофигу. Полный заряд, кстати, тоже учитывает эффект Миллера. Мне лично проще оперировать ёмкостью, чем энергией - ёмкость умножил на сопротивление - получил time constant, одна time constant секунд - на затворе 66% напряжения, пять - 99%.
Так что там с методикой, по которой Вами получено значение сопротивления в затворе в 200 Ом?

[Enman]

была бы эта методика.... в этом месте обычно стоит от 5-10 Ом и до 150...и как-то работает...так что верни стоявшее 47...
470 (и даже 200) мне нигде не попадалось...(в одном блоке после 22R к затвору 4700 пФ добавили, и тоже живой...)

[musor]

методикак то есть при проектировани юзают... но при ремонте оно не надо никаму выбирайте правилный ключ и разумное значение резистороф и не будет проблем

[Телекот]

Входная ёмкость, которую я привёл в своём первом посте (она же обычно просто «ёмкость затвора», C[sub]g[/sub] в даташитах) является суммой C[sub]gs[/sub] и C[sub]gd[/sub] умноженного на «коэффициент усиления» транзистора (aka «эффект Миллера»).

Входная ёмкость и есть входная ёмкость, она измерена относительно истока, при закрытом транзисторе. И не является не какой суммой, это ёмкость затвор исток. И тем более не учитывает эффект миллера. Есть 3 ёмкости, входная С з-и, проходная С з-с и выходная С с-иДа. Даже придумывают сложные схемы измерения что бы при измерении входной ёмкости проходная не влияла на результат измерения. И затвор транзистора при работе транзистора ведёт себя не как конденсатор. Так что использовать ёмкость затвора при расчётах приведёт к ошибкам

ёмкость умножил на сопротивление - получил time constant, одна time constant секунд

и получишь результат далёкой от правды.

[Деркатер]

Enman писал(а):

была бы эта методика.... в этом месте обычно стоит от 5-10 Ом и до 150...и даже 200 мне нигде не попадалось..

В соседней теме про переделку БП Mean Well 300 Ом стоит.
https://radiokot.ru/forum/download/file.php?id=313459

[Телекот]

10-20 Ом ставят когда резистор один, там выбирают компромисс между скоростью открытия и закрытия. В этом варианте цепи открытия и закрытия разделены. Максимальная скорость закрытия вибирается низкоомным резистором исходя из нагрузочной способности ШИМки, а скорость открытия выбирается вторым резистором и специально затягивается для уменьшения импульсов тока через ключ.

[AAX]

Enman писал(а):

была бы эта методика.... в этом месте обычно стоит от 5-10 Ом и до 150...и как-то работает...так что верни стоявшее 47...
470 (и даже 200) мне нигде не попадалось...(в одном блоке после 22R к затвору 4700 пФ добавили, и тоже живой...)

я вот тоже склоняюсь к тому, что там было 47 Ом. А конденсатор 4700 пФ - один из способов борьбы с помянутым тут эффектом Миллера.

В этом варианте цепи открытия и закрытия разделены.

Не совсем, взгляните, пожалуйста, на схему ещё раз. Там заряд идёт через R1+R2, разряд через R1 (плюс сопротивление перехода диода, конечно).
По поводу нашего теоретического диспута относительно C(g) - простите, форум не понимает нижний индекс почему-то - взгляните на https://www.infineon.com/dgdl/mosfet.pd ... 444e913f4f
Эти чуваки сделали довольно много мосфетов, им можно верить
TL;DR: Ciss = CGS + CGD, CDS shorted <...> CGD is also called the Miller capacitance <...>
Что затвор не имеет линейной функции напряжения от времени, понятно. Но для применения в качестве ключа, и чтобы приблизительно прикинуть время переключения вполне достаточно.

Добавлено after 1 hour 6 minutes 49 seconds:

Деркатер писал(а):

В соседней теме про переделку БП Mean Well 300 Ом стоит.
https://radiokot.ru/forum/download/file.php?id=313459

спасибо, очень похожая на мою схема включения. Теперь понятно, что 470 Ом там могло быть. Ну, ежели тот, кто перерисовывал эту схему не лоханулся вместе со мной

[Полосатый]

как видно заряд затвора линейно растёт до напряжения почти 8в

при том, что пороговое напряжение большинства кмоп транзисторов - 2В

На практике - 470пФ - это не "всего", а "аж". 1000пФ - тем более "аж". Диод нужен для ускорения выключения. Я тут уже предлагал провести опыт с ключами материнки - предложению не вняли, а напрасно

посмотрел - греется ключ.

Вот чтобы не грелся и надо ускорять включение-выключение, потому что максимум мощности он рассеивает именно во время переключения (в ключевом режиме). Повторю: МАКСИМУМ, а если он греется в открытом состоянии, то это не разработка, а первая пайка 7-летнего китайца.
Для ускорения переключения надо искать транзистор с меньшей ёмкостью (для материнки хрен найдёшь ), уменьшать резистор затвора, ставить конденсаторы параллельно резистору и т.д.

[AAX]

Попытки подобрать номинал резисторов методом тыка не удались сопротивление R2 в 47 Ом ведёт себя ровно так же, как 470. Может, чуть меньше греется транзистор - радиатор градусов 60 под нагрузкой вместо 80. Пробовал уменьшить R1 до 10 Ом, R2 до 5,1 Ом - срабатывает встроенная защита шим-контроллера, блок не стартует. Что очень странно, т.к. в даташите шим-контроллера использован похожий транзистор и одиночный резистор 10 Ом в затворе. Нагрузка - нормальная работа принтера, ИП на открытом воздухе. А в принтере ИП установлен в тесную практически герметичную коробочку, чтобы избежать попадания чернильных брызг, наверное.

Добавлено after 6 minutes 17 seconds:

Полосатый писал(а):

На практике - 470пФ - это не "всего", а "аж". 1000пФ - тем более "аж". Диод нужен для ускорения выключения. Я тут уже предлагал провести опыт с ключами материнки - предложению не вняли, а напрасно

ключ с максимальным напряжением ds в 30 В, как ни странно, отличается от ключа на 550 В. Спасибо, конечно, за совет, но он имхо невыполним.

[Телекот]

Ну что же пребывайте в ваших заблуждениях дальше.
в телевизорах и мониторах затворные резисторы бывают 200 и 300 Ом при таком включении, и транзисторы куда тяжелее чем 11 nC.

Добавлено after 16 minutes 11 seconds:

Мне лично проще оперировать ёмкостью

если вам так удобней то считайте так, но это погода на марсе. на планете земля считают через заряд затвора.

[AAX]

Телекот писал(а):

Ну что же пребывайте в ваших заблуждениях дальше.

в какие именно заблуждения Вы меня оставляете пребывать? Что затворный резистор может быть 200, 300, и, видимо, 500 Ом - я уже осознал. Просто не встречал ранее, попадались схемные решения с десятками ом только. Если же Вы о «заблуждении» в том, что подразумевается под ёмкостью затвора - я показал Вам методичку Infineon, где чёрным по белому было написано то же самое, что я Вам говорил несколько раз. И, если Вы вдруг не доверяете Infineon, эта же информация наверняка содержится во множестве других источников, я ткнул в первый попавшийся документ из гугла.
Что прикинуть через ёмкость затвора и сопротивление затворного резистора поведение латерального мосфета в выходном каскаде аудио усилителя у меня не получится - я тоже в курсе

[Starichok51]

я показал Вам методичку Infineon, где чёрным по белому было написано то же самое, что я Вам говорил несколько раз.

ну, и где ты нашел у Infineon, где говорится, что при заряде затвора нужно оперировать входной емкостью?

[musor]

людям знаетели просто свойствено заблуждатся...а за это надо платить пусть считает через приведеную к затвороу емкость если ему удобне...надо толко понимать что такой расчет весма неточен и не отражает реалную работу поэтому работу плюча надо контролировать в процесе перехода из 0 в 1 это делают все продвинутые ШИМ но среди китайпрома для зарядок(бп)вилок такие чипы не встречаются и это понятно...

[Телекот]

Вот результат моделирования простых ключей на одинаковых транзисторах.
Ёмкость входная у них естественно одинаковая, разный только заряд затвора из за разного напряжения питания ключа.
Как видно напряжение на затворе у ключа с большим напряжением запаздывает аж на 1,3мкС.

Все ваши расчёты имеют примерно такую же точность.
Ориентировочно можно сделать вывод что транзистор с большей входной ёмкостью хуже и всё, а конкретно на сколько высчитать невозможно не имея данных о заряде затвора.

Вложения

00.png

(42.36 KiB) Скачиваний: 1743

[AAX]

Starichok51 писал(а):

я показал Вам методичку Infineon, где чёрным по белому было написано то же самое, что я Вам говорил несколько раз.

ну, и где ты нашел у Infineon, где говорится, что при заряде затвора нужно оперировать входной емкостью?

А где ты увидел, что я этой методичкой доказывал, что нужно использовать входную ёмкость? . Там чуть выше процитированного тобой я говорил, зачем я давал ссылку на Infineon. С тем, что заряд затвора (и интегральные функции) нужно использовать при расчёте происходящих в полевых транзисторах переходных процессов, я не спорю. Спорю же я со словами уважаемого Телекот о том, что ёмкость затвора не несёт никакой полезной информации. Я считаю, что для того, чтобы оценить корректность замены одного мосфета в ключевом режиме другим полный заряд и ёмкость затвора подходят одинаково хорошо.

Как видно напряжение на затворе у ключа с большим напряжением запаздывает аж на 1,3мкС.

спасибо Вам, что не жалеете времени на общение в форуме. Безусловно, если прикладывать отличающееся в сотни раз напряжение к транзистору, он будет вести себя по-разному. Никаких заблуждений по этому поводу у меня нет. Дело в том, что у меня одинаковое напряжение на старом и новом транзисторах. 315 В.