我正在寻找可以放置在运算放大器和功率 MOSFET 之间的 MOSFET 驱动器电路,以将晶体管作为线性放大器(而不是开关)运行。
背景
我正在开发一个电子负载电路,它必须能够在大约 1µs 内步进负载。最重要的步长很小,比如 100mA,尽管一旦我解决了这个问题,我可能还想获得 2.5A/µs 的大信号步长速度。它应能适应 1 至 50V 的电源、0 至 5A 的电流,并且能够消耗大约 30W 的功率。
这是目前电路的样子。自从出现在较早的问题中以来,我已经用我能找到的最小电容器件 (IRF530N -> IRFZ24N) 替换了 MOSFET,并在停留期间转移到了相当宽的带宽、高转换率运算放大器 (LM358 -> MC34072)在果冻豆领域。出于稳定性目的,我目前在运算放大器上运行大约 4 的增益,这给了我大约 1MHz 的带宽。以下为任何感兴趣的人提供更多背景信息。
问题
虽然电路性能相当不错,但现在的问题是稳定性,嗯,不稳定:) 它不会振荡或类似的东西,但阶跃响应的范围可以从过阻尼(无过冲)到非常欠阻尼(20%过冲,三个凸点),具体取决于正在加载的源。较低的电压和电阻源是有问题的。
我的诊断是 MOSFET 的增量输入电容对负载源的电压以及任何源电阻产生的米勒效应都很敏感,这实际上会从运算放大器的产生一个“漂移”极点与MOSFET的源极相关
我的解决方案策略是在运算放大器和 MOSFET 之间引入一个驱动级,以向栅极电容提供低得多的输出阻抗(电阻),将漂移极点驱动到它不能达到的数十或数百 MHz 范围内做任何伤害。
在网上搜索 MOSFET 驱动器电路时,我发现大多数情况下都假设人们想要尽快完全“打开”或关闭 MOSFET。在我的电路中,我想在其线性区域调制MOSFET。所以我没有找到我需要的洞察力。
我的问题是:“什么驱动电路可能适合调制 MOSFET 在其线性区域的电导率?”
我看到 Olin Lathrop 在另一篇文章中顺便提到,他会不时使用简单的发射极跟随器来完成类似的事情,但这篇文章是关于其他事情的,所以只是提及。我模拟在运算放大器和栅极之间添加一个射极跟随器,它实际上为上升稳定性创造了奇迹;但是秋天一切都糟透了,所以我认为这并不像我希望的那么简单。
我倾向于认为我需要一个大致类似于互补 BJT 推挽放大器的东西,但预计会有细微差别来区分 MOSFET 驱动器。
你能勾勒出在这种情况下可能起到作用的电路的粗略参数吗?
感兴趣的进一步背景
该电路最初基于最近停产的 Jameco 2161107 电子负载套件。我的现在比原来的补充少了大约 6 部分:)。对于像我一样对这类事情感兴趣的人来说,我目前的原型看起来像这样:)
源(通常是被测电源)连接到前面的香蕉插孔/接线柱。PCB 左侧的跳线可选择内部或外部编程。左边的旋钮是一个 10 圈的电位器,可以选择 0-3A 之间的恒定负载。右侧的 BNC 允许任意波形将负载控制在 1A/V 的水平,例如,使用方波来步进负载。两个浅蓝色电阻器构成反馈网络,位于机加工插座中,无需焊接即可更改增益。该装置目前由一个 9V 电池供电。
任何希望追踪我的学习足迹的人都会在这里找到我从其他成员那里得到的极好的帮助:
- 在运算放大器输入之间添加一个电容器有用吗?
- 计算栅极电阻值以增强有源区稳定性
- 如何测试运放稳定性?
- 为什么 LTSpice 不能预测这种运算放大器振荡?
- 从运算放大器的振荡频率可以推断出什么?
- 为什么较小的步长更好地显示不稳定性?
- 如何确定运算放大器的
- 这个肖特基是否提供 MOSFET 瞬态保护?
- 为什么 60% 的过冲和 55° 的相位裕度?
- 如何测量栅极电容?
我非常惊讶像这样一个简单的项目已经如此丰富的学习动力。这让我有机会研究相当多的主题,如果在没有具体目标的情况下进行这些主题会变得如此枯燥:)