EOPOWER_30

EO POWER - GENNAIO/FEBBRAIO 2023 X Power re della tensione di soglia (V GS > V TH ), il MOSFET si trova nella sua regione di saturazione, la corrente di drain è massima (I D = V DD /R L ) e il MOSFET appare come un “in- terruttore chiuso” a bassa resistenza (Fig. 2). Per un MOSFET ideale, la tensione drain-source sarebbe pari a zero (V DS = 0 V), ma in pratica V DS si aggira solitamente intorno a 0,2 V a causa della RDSon interna, che è tipi- camente inferiore a 0,1 Ω e può essere anche di poche decine di milliohm. Sebbene gli schemi circuitali facciano presumere che la tensione applicata al gate accenda e spenga il MOSFET, vi sono altri aspetti da considerare. Questa tensione pilota la corrente nel MOSFET fino a quando non viene accumulata una carica sufficiente per accenderlo. A se- conda delle dimensioni (corrente nominale) e del tipo di pilotaggio richiesto per la commutazione, la quantità di corrente necessaria per passare rapidamente allo stato completamente acceso può variare da pochi milliampe- re a diversi ampere. La funzione del gate driver è erogare una corrente suf- ficiente al gate in modo veloce e preciso per accendere il MOSFET e “estrarre” tale corrente, nel funzionamento inverso, per spegnere il MOSFET. In maniera più forma- le, il gate deve essere pilotato da una sorgente a bassa impedenza in grado di assorbire ed erogare una corrente sufficiente a garantire un’inserzione e un’estrazione ra- pide della carica di controllo. Se il gate del MOSFET si comportasse come un cari- co puramente resistivo, l’erogazione e l’assorbimento di questa corrente sarebbero relativamente semplici. Tuttavia, un MOSFET è caratterizzato dalla presenza di elementi parassiti interni di tipo capacitivo e induttivo, oltre a quelli dovuti alle interconnessioni tra il driver e il dispositivo di potenza (Fig. 3). Ciò comporta un’oscillazione del segnale di pilotaggio del gate intorno al valore della tensione di soglia, che provoca l’accensione e lo spegnimento del dispositivo una o più volte prima che si verifichino un’accensione o uno spegnimento completi; ciò è in qualche modo ana- logo al “rimbalzo” di un interruttore meccanico (Fig. 4). Le conseguenze sono di varia entità: possono essere fe- nomeni che passano inosservati oppure semplicemente fastidiosi in un’applicazione come l’accensione o lo spe- gnimento di una luce, oppure provocare possibili dan- ni nei circuiti di commutazione rapida che operano in modalità PWM, ampiamente utilizzati in alimentatori, azionamenti e sottosistemi simili. Questa oscillazione può causare cortocircuiti e persino danni permanenti nelle topologie standard a semiponte e a ponte intero, in cui il carico è posto tra una coppia di MOSFET superiore e inferiore, nel caso in cui entrambi i MOSFET posti sullo Fig. 2 – In modalità di saturazione, il percorso drain-source del MOSFET si presenta come un interruttore a bassa resistenza (Fonte: Quora) Fig. 3 – Questo modello di MOSFET evidenzia la capacità e l’induttanza parassite che influiscono sulle prestazioni del driver (Fonte: Texas Instruments) Fig. 4 – L’oscillazione dell’uscita del driver dovuta alle correnti parassite nel carico del MOSFET può causare oscillazioni e falsi inneschi, analoghi al fenomeno del rimbalzo che si verifica in un interruttore meccanico (Fonte: Learn About Electronics)