パワーMOSFETドライブ回路について

質問

今回パワーMOSFETのゲート抵抗値とドライブ回路の違いによる
スイッチング特性を調べる実験を行いました。

ドライブ回路としては
・ゲート抵抗のみのドライブ回路
・ゲート抵抗と並列に0.05uCのコンデンサ（スピードアップコンデンサ）を加えたドライブ回路
・PNPトランジスタによるドライブ回路
の３種類の回路で実験しました。
　　　　　　　　　　　　　　　┌―┐
　　　　　　　　　　　　　　　D　 ｜
　┌―RG1―RG2――G 　　RL
　｜　　　　 ｜ 　｜　｜　　S　　｜
　○　　　 　｜　　E　｜　　｜　 ｜
　｜　　　 　└B　 　　R　 　｜　＝
　｜　　　　　　　　C　｜　　｜　｜
　｜　　　　　　　　｜ ｜　　｜　｜
　▽　　　　　　　　▽ ▽　　▽　▽

○：方形波発信器,0～10V,100kHz
＝：直流安定化電源,25V
パワーMOSFET：IRF350
PNPトランジスタ：2SA1225

見づらいですが、トランジスタを用いたドライブ回路の設計図を書いてみました。

この回路で
RG1:10Ω,22Ω,43Ω
RG2:3.4Ω,10Ω,22Ω
と変化させました。

この時の結果が、
左より、ターンオン遅延時間（入力波形の90％～パワーMOSの10％の間）、ターンオン遅延時間（入力波形の10％～パワーMOSFETの90％の間）、立ち上がり時間（パワーMOSFETの10％～90％）、立下り時間（パワーMOSFETの90％～10％）とします。

RG1=10,RG2=3.4
64ns|114ns|44ns|44ns
RG1=22,RG2=10
60ns|90ns|58ns|26ns
RG1=43,RG2=22
76ns|104ns|64ns|40ns

となりました。
ここで、ターンオン遅延時間と立ち上がり時間についてはゲート抵抗が高くなるにつれて遅くなったのはわかるのですが
RG1=10,RG2=3.4のときのターンオフ遅延時間と立下り時間がゲート抵抗が低いにも関わらず一番遅い結果となりました。
他のドライブ回路ではゲート抵抗が小さい方がスイッチング速度が速くなるという予定通りの結果になったのですが、この時だけは違いました。

なかなか調べても理由がわからなかった為質問させていただく事にしました。
ご回答どうぞよろしくお願いします。

回答No.2

anachrockt · ベストアンサー

問題は，使用した2SA1225で，データシートを見ると，hFEの条件がVCE=5V, IC=100mAのとき70～240です．
コレクタ・エミッタ間飽和電圧 VCE(sat)はIC=500mA,IB=50mAで1.5Vです．
IRF350のVGTHが2Vminですから，hFEの測定電圧とVCE(sat)が低いトランジスタでないと真っ当に動作しません．
同じ東芝の2SA1905だと，
http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SA1905_ja_datasheet_061107.pdf
hFEの条件は，VCE=1V, IC=1Aで70～240ですから，こちらがエエでしょう．
あと，回路がよくわからないんですが，ベースは方形波発振器とRG1の交点，エミッタはRG1とRG2の交点につなげているんでしょうか？
絵は違うみたいですが，そのようにしないとトランジスタの動作速度が遅くなるため，真っ当に動きません．

お礼

補足に書いた内容まで間違っていました。
ご回答に頂いた内容の様に

発信器～RG1間にベース
RG1～RG2間にエミッタを接続しました。
誤り多くてご迷惑おかけします。

トランジスタの選択がよろしくなかったようでしたか。
トランジスタを変更し再度実験を行えるようであれば試してみたいと思います。

ご回答ありがとうございました。

補足

見づらい回路で申し訳ありません。

RG1,RG2間にベースを
RG2,IRF530のゲート間にエミッタを接続しました。

回答No.3

anachrockt

基本的なことですが，パワーMOSFETのドライブ回路についてはこれが詳しいです．
http://focus.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf
こちらも参考にしてください．
http://focus.ti.com/lit/ml/slup170/slup170.pdf

お礼

参考資料ありがとうございます。
英語は苦手なほうなので、読破するには時間が掛かりそうですが
大変参考になりそうなので読ませていただきたいと思います。

ご回答ありがとうございました。

回答No.1

cosmos-kt

これは仮説に過ぎませんが、パッケージがTO3であるので、浮遊容量などによって、インダクタンスが変化したためではないか？と思います。

データシート：http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/jantx2n6768.pdf

お礼

IRF530だとしてもインダクタンスの変化が関係あるでしょうか？
ご回答頂いた説も頭に入れて見直して見たいと思います。

ご回答ありがとうございました。

補足

パワーMOSFETの型番号なのですが
IRF530の間違いでした。
申し訳ありません。