Cómo seleccionar un transformador de controlador de puerta

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Diseñé una fuente de alimentación de medio puente utilizando los transformadores de controlador de puerta para manejar mis dos MOSFET. Está funcionando muy bien, hice girar los dos transformadores alrededor de toroides muy pequeños con algunas vueltas, ¡no calculé nada, simplemente funcionaron!

Ahora, estoy tratando de entender cómo seleccionar un transformador de controlador de puerta adecuado. Mi frecuencia de conmutación es de 100 kHz, así que apunto a tiempos de subida / bajada de alrededor de 300-400ns o incluso más bajos. Fui a DigiKey y encontré este transformador de relación 1: 1. Reclama una inductancia primaria de 10mH .

En esta página encontré esta imagen:

De acuerdo con esto, mi inductancia debe estar entre 0.5 y 2mH, por lo que 10mH es demasiado. Intenté hacer algunos cálculos usando di = v dt / L . Estoy alimentando mi transformador de controlador utilizando un controlador MOSFET pico de 6A (MCP1407) con una salida de 12 V, a 100 kHz y con un ciclo de trabajo del 50%:

di = 12V * (5*10^-6 / 10*10^-3) = 6mA!!!

¿Sólo 6mA? Estoy bastante seguro de que realmente me estoy perdiendo algo grande, estos controladores tienen altas corrientes pico para cargar / descargar rápidamente la capacitancia de la compuerta del MOSFET.

Así que mis preguntas son:

  1. ¿No es 10mH una inductancia realmente grande para una transición rápida?
  2. De acuerdo con la imagen, la inductancia para 100kHz debería estar entre 500uH y 2mH, ¿por qué no puede ser menor (o mayor)?
  3. ¿Cómo selecciona exactamente un transformador de controlador de compuerta y cómo puede calcular qué tan rápido aumentará la corriente / voltaje en la compuerta del MOSFET para garantizar los tiempos adecuados de aumento / caída?
pregunta Andres

1 respuesta

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No conozco los detalles de tus mosfets, por lo que estas respuestas son pautas generales. Parece que ya tiene un buen control sobre los temas importantes:

1) Tiene razón al suponer que 10 mH es una inductancia demasiado alta para cualquier fuente de alimentación de conmutación. 10mH es tan alto que podría usarlo en circuitos de audio. Su gráfico ( Tabla 3 ) para las pautas es bueno. Permanezca por debajo de 4 mH, si es posible, pero es un buen valor si desea un consumo mínimo de energía en estos transformadores de accionamiento a 100 KHz.

2) Para una frecuencia determinada, los núcleos toroides de ferrita pequeños tendrán un rango limitado de inductancia en que son eficientes en resonar con la frecuencia y transferir potencia a los devanados secundarios. A 500uH funcionará, pero la corriente de ralentí estará en el lado alto.

A 2 mH, la corriente de ralentí será mucho menor, pero si el toroide es muy pequeño y sube por encima de 2 mH, puede saturar el núcleo. provocando que el primario actúe como un cortocircuito.

Se recomienda la limitación de corriente y / o la fusión del IC del controlador primario o mosfet. Seleccionaría un toroide de al menos 1 cm de diámetro con una sección transversal de 2 x 5 mm. Evite los toroides demasiado grandes, ya que tienen una frecuencia de resonancia más baja, entre 30 KHz y 50 KHz.

3) Para 12 voltios y una inductancia mínima que es segura para el conductor Mosfet, 6 vueltas en el primario y 2 (o 4 ) x 6 enciende el secundario funcionará bien si lo enrolla usted mismo. Cada conjunto de 6 giros debe envolver todo el toroide para evitar corrientes de Foucault que crean "puntos muertos" en el núcleo. Asegúrese de colocar una resistencia de 10 o 22 ohmios de 1/4 vatios justo en la puerta de entrada. cada mosfet Esto reduce el zumbido en el pin de drenaje y la oscilación parásita. El tiempo básico de subida / caída para un mosfet determinado lo especifica el fabricante.

Para calcular el tiempo combinado de subida / caída de la compuerta, use: 2 x pi x R x L x C x 12 (voltios), donde L es la inductancia de su devanado secundario, C es la capacitancia de la puerta mosfet y R es la resistencia en serie que mencioné. No olvide tratar con ondas cuadradas con tiempos de subida y caída bruscos (unos 100 nS como máximo).

No hay tiempos de subida y caída "perfectos", solo los tiempos más rápidos posibles con valores inductivos entre mín. y los límites máximos según Tabla 3 , y la resistencia para evitar la distorsión en los pines de drenaje del mosfet.

4) Para una combinación de eficiencia y suficiente corriente de accionamiento para los mosfets, recomiendo comenzando con un toroide o núcleo "pot" con una inductancia primaria y secundaria de aproximadamente 2 mH. Le pediría que compre un medidor LCR si lo hace por su cuenta, pero son caros.

    
respondido por el Sparky256

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