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Smorzare uno spike

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Smorzare uno spike

Messaggioda Foto UtenteGidl » 14 lug 2018, 16:06

Salve a tutti,
mi trovo in una condizione schematizzabile come potete vedere alla figura.
All'istante t=0 S2 si apre mentre S1 si chiude, con il risultato che il potenziale sul drain del mosfet risente di una brusca variazione. A causa di questa brusca variazione, viene ad instaurarsi un transitorio caratterizzato da uno spike (evidenziato in rosso nella figura) che raggiunge ampiezze pari anche al doppio del valore di regime dell'impulso, rischiando di danneggiare il mosfet.

Per questo motivo ho bisogno di smorzare quanto più possibile la sovraelongazione; pensavo di utilizzare un diodo zener in parallelo al drain del mosfet, ma non sono sicuro che la cosa sia fattibile, dal momento che lo spike è molto veloce (\approx 100 ns).

Avete qualche suggerimento?

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[2] Re: Smorzare uno spike

Messaggioda Foto Utenteelfo » 14 lug 2018, 16:33

Gidl ha scritto:transitorio caratterizzato da uno spike [cut] rischiando di danneggiare il mosfet.

Sicuro?

https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/05/13/69/ee/aa/87/49/b6/CD00100956.pdf/files/CD00100956.pdf/jcr:content/translations/en.CD00100956.pdf

data sheet del primo mosfet a tiro
https://www.vishay.com/docs/91015/sihf510.pdf
Guarda pag. 5 tutte le Fig 12x ed in particolare la 12c Maximun Avalanche Energy vs Drain Current

Qual e' l'energia del tuo spike?
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[3] Re: Smorzare uno spike

Messaggioda Foto UtenteGidl » 14 lug 2018, 16:53

Sì, ho effettuato diversi esperimenti e il dispositivo è danneggiato dallo spike purtroppo :(
Ho a che fare con dispositivi delicati...
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[4] Re: Smorzare uno spike

Messaggioda Foto Utenteelfo » 14 lug 2018, 17:01

Gidl ha scritto:Sì, ho effettuato diversi esperimenti e il dispositivo è danneggiato dallo spike purtroppo :(
Ho a che fare con dispositivi delicati...

Dovresti darci I "numeri":

- modello mosfet
- correnti in gioco
- induttanze "dirette" e "parassite"
- disegno circuito
- disegno dello stampato (o del layout utilizzato per stimare le induttanze del circuito)
- tempi di commutazione
- scopo del circuito / prestazioni richieste
- affidabilita' richiesta
- budget disponibile (soldi / tempo)
- strumentazione disponibile
- tutto quanto utile alla comprensione del problema
- ....
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[5] Re: Smorzare uno spike

Messaggioda Foto UtenteGidl » 14 lug 2018, 20:53

Non posso condividere tutte queste informazioni, né mi sembra che alcune di quelle che hai richiesto siano utili.

Ho a che fare con esperimenti in laboratorio, e il mosfet in questione non è in commercio.
I tempi di commutazione degli switch sono trascurabili, quindi possiamo immaginare che la commutazione sia istantanea.
Non ho bisogno di una soluzione duratura nel tempo, basta che si comporti bene durante l'esperimento.
Non ho problemi di budget, ma conto di risolvere il problema nel giro di 7 giorni al massimo; penso di avere a disposizione tutta la strumentazione necessaria per lo studio del circuito...
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[6] Re: Smorzare uno spike

Messaggioda Foto Utentevenexian » 14 lug 2018, 21:08

Io mi porterei i 4,5 V del generatore vicino al Drain del Mosfet. In quel punto disaccoppierei con un condensatore ceramico verso il riferimento. Userei poi un diodo veloce con l'anodo sul Drain e il catodo sul riferimento appena creato.

Così facendo, ogni tensione sul Drain che fosse superiore a quella del riferimento più la caduta sul diodo, sarebbe drenate via, tagliando gli spike.
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[7] Re: Smorzare uno spike

Messaggioda Foto Utenteelfo » 14 lug 2018, 21:11

Gidl ha scritto:Non posso condividere tutte queste informazioni

Sei sotto NOS e NDA?
Gli schemi qui sotto sono rappresentativi del circuito al Tempo T0- e T0?
Al Tempo T0- confermi che *non* circola nessuna corrente in nessun ramo del circuito?
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[8] Re: Smorzare uno spike

Messaggioda Foto Utenteelfo » 14 lug 2018, 21:36

Lo spike che vedi e' dovuto ad una induttanza (voluta o parassita) sul drain del mosfet

Su questa Application Note di Jim Williams AN133 pag 6 trovi gli oscillogrammi dell'effetto di una induttanza da 20 nH
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an133f.pdf

Qui puoi calcolare Wire Self Inductance dati diametro e lunghezza
https://www.eeweb.com/tools/wire-inductance
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[9] Re: Smorzare uno spike

Messaggioda Foto UtenteGidl » 14 lug 2018, 21:38

Sì, ho qualche problema di NDA.

Comunque, penso che ci siano tutte le informazioni per affrontare il problema.

Avevo commesso un errore nello schema iniziale, qui sotto ho aggiunto la versione corretta.

Vale la pena evidenziare che i due switch in realtà sono un singolo integrato SPDT del tipo break-before-make.

Grazie per l'interesse :D


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[10] Re: Smorzare uno spike

Messaggioda Foto UtenteGidl » 14 lug 2018, 21:40

venexian ha scritto:Io mi porterei i 4,5 V del generatore vicino al Drain del Mosfet. In quel punto disaccoppierei con un condensatore ceramico verso il riferimento. Userei poi un diodo veloce con l'anodo sul Drain e il catodo sul riferimento appena creato.


Non mi è chiaro come vuoi utilizzare il condensatore, potresti fare uno schema?

Grazie mille
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