MOSFET notları

•  Mosfetin "Gate" ucuna uygulanan voltaj datasheetinde yazan ideal değer olmalıdır(genellikle 10V). İdeal voltaj değerinde "Drain" ile "Source" arasındaki direnç(kanal direnci) en düşük seviyededir. Mosfetin Gate ucu 3V, 5V gibi değerler ile de tetiklenebilir. Ancak düşük voltajlarda "Drain" ile "Source" arasındaki direnç(kanal direnci) yüksektir. Yüksek Rdson direnci MOSFET'in ısınmasına sebep olur. 
• Açma-Kapama anında Mosfet'in Gate ile Source pinleri arasında bir kapasitör varmış gibi düşünmek lazım.Gate pinine verdiğimiz 10V sinyal kestiğimiz anda Vgs hemen 0V'a düşmüyor maalesef. Kapasitif etkiden dolayı, voltaj yavaş yavaş düşüyor. Bu da kanalın açık kalmasına sebep oluyor. Yani "Drain-Source" arası akım akmaya devam ediyor. Ayrıca Vgs gerilimi de 10V'dan yavaş yavaş düştüğü için bu boşalma anında Rdson direnci yükseliyor, MOSFET ısınıyor. Bu kapasitif etkiyi deşarj edebiliriz ancak Mosfet'te Gate direnci var. Bu direnç bizim Vgs'yi hangi hızla boşaltabileceğimizi belirler. Gate direnci büyüdükçe Vgs boşaltım hızı yavaşlar. 

STM32 LTDC

 

https://fastbitlab.com/stm32-ltdc-lcd-tft-lvglmcu3-lecture-32-ltdc-configuration/

L6208

 10.pine kare dalga verilecek. 10Hz ile başlayabilir.

L6208 iki adet ayrık full-bridge güç Mosfetlerinden oluşur. Her bir Mos'un 300m ohm iç direnci vardır. Fast fee wheeling diode, yani  hızlı geri akım diyotları kendi içindedir. "ON" durumunda sargılarda indüklenen enerji, "OFF" durumuna geçildiğinde bu diyotlar sayesinde, devreye akıtılır. 

Entegre içerisinde bulunan "PWM current controller" ve " phase sequence generator" tarafından anahtar modellemesi yapılır. Phase sequence generator, fazların sırasını ve doğruluğunu sağlar.

L6208 cross conduction korumalıdır. Mosfetler yanlış zamanda ya da aynı anda enerjilendiklerinde kısa devreye, ısınmaya sebep olabilir. Ya da verimi, torku düşer. Özellikle yüksek frekansta görülür. On-Off arasındaki 1 us lik bekleme(death time) ile bu sağlanır.

Köprüdeki üst transistörler için N-kanallı güç MOS kullanıldığı için, güç kaynağı geriliminin üzerinde bir kapı sürücü gerilimi gerekiyor. Vboot=Vs+10. Vboot u oluşturmak için; bir dahili osilatör ve birkaç harici bileşen aracılığıyla bir şarj pompası kullanılır. VCP çıkışında 600KHz frekansında 10V genliğinde kare dalga görülür.

CLOCK, CONTROL, HALF/FULL, RESET ve CW/CCW pinleri TTL logic pinlerdir. 1.8V üzeri HIGH kabul edilir. 1.3V altı LOW kabul edilir.

• CLOCK: Clock girişi.
• CW/CCW: Dönme yönü. HIGH->Saat yönü. LOW-> Saat yönünün tersi.
• CONTROL: DECAY mode seçimi. DECAY mode motor sargısından enerji kesildiğinde üzerinde birikmiş olan manyetik alanın nasıl azalacağını belirler. Fast Decay Mode hızlı bir şekilde manyetik alanı azaltır, Slow Decay Mode yavaş bir şekilde manyetik alanı azaltır. Bu modlar, step motorunun titreşimlerini, ısı üretimini ve genel performansını etkileyebilir.
• HALF/FULL: Adım seçeneği. Yarım adım veya tam adım.
• EN pini HIGH'da aktiftir. OFF durumunda MOSFETlere enerji gitmez. Dirençle 5V veya 3V3 beslemeye bağlanırsa sürekli aktif olur.
• RESET: 0 da aktif. Kullanılmayacaksa 5V veya 3V3 a bağla.
• SenseA ve SenseB: Bu pinler düşük ohmlu shunt dirençlerle toprağa bağlanır. Mosfetlerin üzerinden akan akım bu pin ile toprağa akar. 
• RCA ve RCB: Bu pinlere paralele R ve C bağlanır. R ve C değerleri Akım kontrolcüsünün Toff zamanını belirler
• Out1A Out1B Out2A Out2B: Motora bağlanacak 4 pin.
• VrefA VrefB: Akım kontrolcüsünün referans voltaj pinleri. Bu pin GND ye bağlanmamalı! Ya da boş bırakılmamalı! 
• VBOOT: Üst Mosfetler için gerekli bootstrap voltajı
• VCP: Şarj pompası osilatörünün çıkışı

Enable pinine aşırı akım koruması ve aşırı sıcaklık koruma MOSFET'inin Drain'i bağlı. Bu durumlar oluştuğunda entegre doğrudan enable pini ile durdurulmuş oluyor. 

PWM AKIM KONTROLÜ

L6208, her iki köprü için de, sabit Toff time'a (kapanma süresi) sahip PWM akım kontrolü içerir. Her 2 köprü bloğunun çıkışı da akım algılayan shunt dirençlere bağlıdır. Entegre içindeki kontrol devresi bu dirençlerine üzerine düşen voltaj ile akımı algılar. Motor sargısı üzerinden geçen akım arttıkça, shunt direnç üzerindeki voltaj da artar. Vref girişlerine 0-1V arasında voltaj uygulanır. Bu voltaj değeri shunt direnç üzerinden geçen akımı sınırlamak için kullanıcı tarafından belirlenir. Shunt direnç üzerine düşen gerilim Vref'i aştığında, karşılaştırıcı devreye girer ve monostabil tetikleyerek, köprüyü devreden çıkarır.

Bu sırada MOSFET monostable tarafından belirlenen süre kadar OFF durumunda kalır. Seçili Decay Mode'a göre akım tekrar dolaşır. Monostable'ın süresi dolduğunda, Köprü tekrar devreye girer. Köprüde cross conduction(çapraz iletkenliği) önlemek için kullanılan death time(dahili ölü süre), güç MOS'unun açılmasını geciktirdiğinden, etkili off-time(kapanma süresi) monostabil süresine ölü süre eklenerek hesaplanır. 

MOSFET açılır açılmaz, geri besleme diyotlarının ters akımından dolayı, çok yüksek bir akım shunt direncin üzerinden akar. L6208'in sağlamış olduğu 1us(tblank) beklemeden dolayı, comparator (karşılaştırıcı) çıkışı engellenir. Bu yüzden de bu ani yüksek akım, monostable'ı tekrardan tetikleyemez.

tRCFALL = 0.6 · ROFF · COFF

ROFF =39K

COFF=1n

tRCFALL = 0.6 · 39K· 1n

tRCFALL = 23,4uS

tOFF = tRCFALL + tDT 

tOFF = 23,4uS + 1uS

tOFF = 24,4uS

tRCRISE = 600 · COFF

tRCRISE = 0,6uS

tON > tRCRISE - tDT

tON > 0,6us - 1us

tON > -0,4us?????

tON > tON(min) > 1.5us(typ. value)

-0,4uS>1,5uS?????????????

DECAY MODES

"CONTROL" girişi köprünün "toff" anındaki davranışının nasıl olacağını belirler.

Bu pin "LOW" iken "FAST DECAY MODE" seçilir. "toff" anında köprüdeki her iki MOSFET'te kapalı duruma anahtarlanır.

Bu pin "HIGH" iken "SLOW DECAY MODE" seçilir. "toff" anında sadece low-side MOSFET kapalı duruma anahtarlanır.

Fast Decay Mode:

toff zamanının başlangıcında her iki MOSFET te kapatılır akım iki zıt akım kontrol diyotu(freewheeling diodes) aracılığıyla geri dönüş yapar. Motor sargısı üzerindeki gerilim aslında güç kaynağı gerilimi olduğu için, akım, yüksek di/dt ile akar. Deathtime'dan sonra alt taraftaki, iletken diyot ile paralel olan MOSFET, senkron doğrultma modunda açılır. Motor akımının düşük olduğu uygulamalarda, deathtime boyunca, bu akımın tamamen sıfırlanması mümkündür. Eğer her iki MOSFET de senkron doğrultma modunda çalışıyor olsaydı, akımın ters yönde artması mümkün olurdu. Bunu önlemek için sadece alt taraftaki MOSFET senkron doğrultma modunda çalışır. Bu olaya "Quasi-synchronous rectification mode" denir. Monostable'ın zamanı dolduğunda yani çapraz iletkeni önlemek için "death time" kadar bir gecikmeden sonra(1us) MOSFETler tekrar açılır.

Slow Decay Mode:

toff zamanının başlangıcında alt taraftaki MOSFET kapatılır ve akım köprünün üst yarısında dolaşır. Motor sargısı üzerindeki gerilim düşük olduğundan akım yavaşça akar. "Death time" dan sonra üst MOSFET senkron doğrultma modunda çalışır. Monostable'ın zamanı dolduğunda yani çapraz iletkeni önlemek için "death time" kadar bir gecikmeden sonra(1us) alt MOSFET tekrar açılır.

Stepping sequence generation: 

Faz dizisi üreteci, adım motorunu tam adım veya yarı adım modunda sürmek için iki köprüye faz ve etkinleştirme girişleri sağlayan bir durum makinesidir. İki tam adım modu mümkündür, her adımda her iki fazın da enerjilendirildiği normal sürüş modu ve sadece bir fazın her seferinde enerjilendirildiği dalga sürüş modu. Sürüş modu, HALF/FULL girişi ve aşağıda açıklandığı gibi dizi üreticisinin mevcut durumu tarafından seçilir. CLOCK girişinin yükselen kenarı durum makinesini bir sonraki duruma ilerletir. Dönüş yönü, CW/CCW girişi tarafından belirlenir. RESET girişi durum makinesini sıfırlar.

Half Step Mode:

Yarım adım modunu aktif etmek için HALF/FULL girişine "HIGH" vermek lazım. Şekilde motor akımı dalga formları ve faz sıralayıcı üreteci için durum diyagramı gösterilmektedir. Başlangıçta veya RESET'ten sonra, faz sıralayıcısı durum 1'de bulunur. Her saat darbesinden sonra, eğer CW/CCW HIGH ise(saat yönünde hareket) durum sırası, sırayla değişir: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, vb.  Eğer CW/CCW LOW ise(saat yönünün tersine hareketi). 1, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, vb. 

Normal drive mode (full step two phase on):

Tam adım modunu aktif etmek için HALF/FULL girişine "LOW" vermek lazım. Girişe LOW verildiğinde, durum makinesi TEK sayıda bir durumdayken normal sürüş modu seçilir. Şekil 19, faz sıralayıcı üretecinin durum makinesi için motor akımı dalga formu durum diyagramını göstermektedir. Normal sürüş modu, HALF/FULL girişini LOW tutarak ve RESET uygulayarak kolayca seçilebilir. Başlangıçta veya RESET'ten sonra, durum makinesi durum 1'dedir. HALF/FULL girişi LOW tutulurken, durum değişiklikleri(CW/CCW yüksekse, saat yönünde hareket) sırasıyla 1, 3, 5, 7, vb. olarak takip eder. Aksi takdirde (CW/CCW düşükse, saat yönünün tersine hareketi) 1, 7, 5, 3, vb. 

Wave drive mode (full step one phase on):

HALF/FULL girişine LOW verildiğinde, durum makinesi ÇİFT sayıda bir durumdayken dalga sürüş modu seçilir. Şekil 20, faz sıralayıcı üretecinin durum makinesi için motor akımı dalga formunu ve durum diyagramını göstermektedir. Dalga sürüş moduna girmek için durum makinesi ÇİFT sayıda bir durumda olmalıdır. Dalga sürüş modunu seçmenin en doğrudan yolu, önce RESET uygulamak, sonra HALF/FULL girişini yüksek tutarken CLK girişine bir darbe uygulamak ve ardından HALF/FULL girişini LOW'a çekmek. Bu sıra önce durum makinesini durum 1'e zorlar. Saat darbesi, HALF/FULL girişini yüksek tutarak durum makinesini durum 1'den CW/CCW girişine bağlı olarak durum 2 veya 8'e ilerletir. Bu noktadan başlayarak, her saat darbesinden sonra (yükselen kenar) durum makinesi sırasıyla 2, 4, 6, 8, vb. (CW/CCW yüksekse, saat yönünde hareket) veya 8, 6, 4, 2, vb. (CW/CCW düşükse, saat yönünün tersine hareketi) ilerler.