Aquí estoy conectando el circuito convertidor reductor.
Durante la prueba, los mosfets en el lado alto se calientan extremadamente alto incluso para una carga de 100W.
El lado bajo no tiene problema.
Todos los mosfets se fijan en un disipador de calor muy grande.
Alguien por favor ayúdame a superar este problema.
Los componentes utilizados son los dados en el circuito. La frecuencia PWM es de 50 KHz y amp; El servicio máximo es del 80%. La tensión de puerta observada es siempre > 10v.
el controlador de lado alto IR2110 simplemente no es capaz de proporcionar suficiente corriente de unidad para conducir todos estos MOSFETS en paralelo. Cada mosfet tiene una capacitancia de entrada (compuerta) de típicamente 7000 pF en el encendido con la resistencia de compuerta 10R (ignorando el diodo), la corriente de entrada requerida es inicialmente > 6A: el IR2110 solo está clasificado para 2A: obtendrá un encendido muy lento de los MOSFET, por lo que habrá mucho calor. Pruebe un IR2110 por MOSFET
La respuesta corta a por qué los FET de lado alto se están calentando (como ya fue dado por I Chodera) es la pérdida de conmutación debido a una unidad de compuerta insuficiente. Pero, usemos algo de Baby Math para hacer un análisis aproximado de lo que eso significa.
Gate Drive:
No solo los FET de lado alto están calientes, sino que el IR2110 también debe ser bastante tostado, impulsando todos esos FET. La potencia perdida en el circuito de la compuerta, y que estará principalmente en el IR2110, es:
\ $ P _ {\ text {Gate}} \ $ = \ $ V _ {\ text {drv}} f _ {\ text {pwm}} Q_g \ $ = (12V) (50kHz) (6) (150nC) ~ 0.5W
Dado que la resistencia térmica del IR2110 es ~ 100C / W, tendrá un aumento de temperatura por encima de la temperatura ambiente de ~ 50C. Digamos que el ambiente es 50C, por lo que la temperatura de la unión es 100C. ¿A quien le importa? Bueno, \ $ R_o \ $ (resistencia de salida) del IR2110 es ~ 8Ohms a 25C, pero es un dispositivo MOS, por lo que las resistencias a 100C son aproximadamente 1.5 veces las de 25C. Con un aumento de calor de \ $ R_o \ $ de ~ 12Ohms (más unos 3Ohms de resistencia de circuito de compuerta adicional), el IR2110 no conducirá tan duro como cree.
Pérdida de conmutación:
La mayor parte de la acción de conmutación en una topología como esta se realiza mientras la unidad de la puerta procesa el cargo de la meseta de Miller (\ $ Q _ {\ text {mp}} \ $). Normalmente los tiempos de subida y bajada (\ $ \ tau \ $) son diferentes, pero aquí serán iguales (y luego se combinarán, 2 \ $ \ tau \ $) porque, Baby Math. Entonces, el tiempo de cambio de FET será:
\ $ \ tau \ $ ~ \ $ \ frac {2 R_g Q _ {\ text {mp}}} {V _ {\ text {drv}}} \ $ = \ $ \ frac {2 \ text {(15 Ohmios) (6) (75 nC)}} {\ text {10V}} \ $ ~ 1.4uSec
Para el cálculo de la pérdida, la corriente del inductor de pico se utilizará como una simplificación.
\ $ P _ {\ text {sw}} \ $ = \ $ I _ {\ text {pk}} \ tau V _ {\ text {ds}} f _ {\ text {pwm}} \ $ = \ $ \ text {(24V)} \ text {(9A)} \ text {(1.4uSec)} \ text {(50kHz)} \ $ ~ 15W
En las ecuaciones, se puede ver que la reducción de la pérdida podría lograrse mediante:
Si 100W es toda la potencia a procesar, no tiene sentido tener 6 moduladores de potencia en paralelo. Uno haría.
Una buena referencia para la pérdida en Bucks sincrónicos es Fairchild AN6005 .
Actualice el circuito de la unidad con un solo bjt o un tótem de cmos para evitar múltiples disparos a través del error IR2110. La unidad de compuerta DEBE estar dimensionada para proporcionar +/- 20V a 5A, a 200 KHz. Ajuste las resistencias de la puerta dentro de +/- 20% para alinear los tiempos de conmutación usando un alcance. Cualquier cosa seria no puede salir mal, y este es un procesador de energía de > 5KW. Alternativamente, puede hacer que este sea un conversor de inversión de seis fases usando seis IR2110, esa debería ser la forma más fácil ya que está usando un microcontrolador, punto.