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:
- Mejora de la unidad de puerta.
- Use menos FET, otra forma de reducir \ $ \ tau \ $.
- Bajando la frecuencia de conmutación.
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 .