Diseñar un voltaje de compuerta para MOSFETS de canal N para controlador de puente H

5V es apenas suficiente para encender un IRF540. El especificado 0.077 Ohms Rdson se logra con una unidad de 10V Gate. Probablemente se está alejando con el voltaje de transmisión más bajo porque sus motores solo consumen una pequeña corriente.

La forma más sencilla de obtener un voltaje más alto que el suministro es hacer una 'bomba de carga' utilizando un par de condensadores y diodos. También necesita una forma de onda de conducción con suficiente voltaje y corriente, que podría ser producida por un temporizador 555, compuertas CMOS, un amplificador operacional, etc. Aquí hay un circuito de ejemplo: -

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Este circuito debe producir aproximadamente 22 V (10 V de aumento) a 5 mA. Tenga en cuenta que este voltaje excede la clasificación de voltaje de la puerta del FET, por lo que debe limitar el voltaje de la fuente de la puerta a menos de 20V.

Creo que su mejor opción es un IC de controlador MOSFET dedicado para alimentar interruptores de lado alto. Sí, se puede utilizar una solución de bomba de carga discreta, pero estos dispositivos integran una bomba de carga internamente y están diseñados para aplicaciones como la suya, donde desea conducir un dispositivo de canal N en modo de mejora de esa manera. Tienen entradas de nivel lógico destinadas a recibir señales de tipo PWM.

Soy consciente de que esto no es exactamente lo que pediste, pero creo que es la solución que estás buscando a menos que me esté perdiendo el punto de tu laboratorio de enseñanza. Discúlpeme si me falta el punto de su pregunta, pero pienso este tipo de IC es lo que realmente busca.

Normalmente uso el LM5113 en mi aplicación ya que uso transistores WBG GaN, pero para MOSFET convencionales, algo como el LTC1155 (de esta página: Linear Tech MOSFET Drivers ). Es particularmente ordenado porque tienen condensadores en la matriz para la bomba de carga, lo que le ahorra partes externas. Si no cumple con sus especificaciones, Linear tiene otros en esa página que probablemente lo harán, y Allegro, IRF, Infineon, etc. también lo harán: un IC de controlador MOSFET de lado alto es un producto muy común y se encuentra en muchas diferentes fabricantes Puede elegir versiones de canales individuales, duales o cuádruples de un controlador IC según lo que necesite. Algunos incluso emparejan un lado alto y un lado bajo en el mismo paquete en caso de que la señal de entrada de su microcontrolador (u otro) no pueda entregar suficientes requisitos de carga / activación / apagado de la puerta, que se vuelven más importantes a frecuencias de conmutación más altas. Usaría dos de esos ICs totales en una configuración de H-bridge.

En un suministro de 12 V, ni siquiera está excediendo el límite de Vgs en sus mosfets. Así que no necesitas hacer nada lujoso. Las resistencias pull up y el controlador nmos están bien. Las salidas en el 2n7000. Para ser honesto, puede elegir casi cualquier dispositivo de transistor de tipo N. Esto también tiene una gran cantidad de disipación de estática en los controladores mosfet.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

También es importante tener en cuenta: si utiliza las pulsaciones BJT y un cambio de nivel de voltaje (fuente / emisor común), puede disipar mucha menos energía, pero necesita más transistores. Todo el asunto "Sin almuerzo gratis".

La forma más fácil es probablemente un doblador de voltaje de la bomba de carga.

Mientras solo necesite unos pocos mA, hay muchos que harán el trabajo. Un ejemplo: el LTC1144 , que suministrará 50 mA y tiene un rango de voltaje de entrada de 2-18V. Si necesita 17V para la unidad de compuerta, según la hoja de datos, puede alimentar 12V y obtener ~ 22V, que luego puede regular a través de un LDO pequeño hasta 17V.

(Tenga en cuenta que, desafortunadamente, el IC común del inversor / doblador de la bomba de carga * 660 no es apropiado, ya que Vin está limitado a 5,5 V, con solo 11V).