Regulering af Quad-rotor helikopter - VBN - Aalborg Universitet

Elektromotoren, som denne MOSFET transistor skal forsyne, placeres mellem positiv forsyning og
transistorens drain terminal. Transistorens source terminal forbindes direkte til stel. Dette bevirker,
at når transistoren åbnes, åbnes en direkte vej, gennem motoren og transistoren, til stel, hvilket åbner
for strømmen gennem elektromotoren. Dette bevirker at spændingen over motoren skifter mellem
forsyningsspændingen og 0 V.
Da transistoren skal virke som switch, skal dennes tidskarakteristika undersøges for at vurdere hvor
høj PWM frekvens der kan benyttes fra systemet. Transistoren har fire tidsegenskaber, som skal un-
dersøges: Turn-on delay time(t d(on)(MOS)), Rise time(t r(MOS)), Turn-Off delay time(t d(off)(MOS))
og Fall time(t f(MOS)). Disse værdier giver anledning til en minimum periodetid, skitseret på følgen-
de figur:
Figur A.1: Tidskarakteristika for MOSFET transistoren SUB85N02-06
Den maksimale frekvens hvorved denne MOSFET transistor kan skifte, er derfor givet ved:
fmax(MOS) <
1
td(on)(MOS) + tr(MOS) + td(off)(MOS) + tf(MOS) fmax(MOS) <
1
40ns + 180ns + 120ns + 150ns
fmax(MOS) < 2, 04MHz
Dette betyder at transistoren benyttes til frekvenser op til 2,04 MHz.
(A.1)
(A.2)
For at begrænse strømmen ind i gaten på transistoren, samt fjerne ringing, indsættes en modstand
i gaten på MOSFET transistoren. Denne modstand bestemmes således at den ikke har indflydel-
se på tidskarakteristika for MOSFET transistoren. Modstanden dimensioneres ud fra stigetiden for
transistoren, hvor forholdet mellem denne og tidskonstanten τ for kondensatoren i gaten.
τmos
= 1 (A.3)
Ci(Rgate + Rout(driver)) 180ns
= 1
6600pF (Rgate + 3, 6Ω)
Rgate = 23, 7Ω
Da denne modstand er dimensioneret efter MOSFET transistorens tidskarakteristika, har RC-leddet,
dannet af transistorens indgangskapacitans og modstand Rgate, ingen indvirkning på frekvenskarak-
teristika for det samlede motordriver trin. Dog begrænses gatestrømmen, hvilket er ønskeligt, for
ikke at overbelaste driveren.
A3