Controlador MOSFET de lado alto

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Estoy familiarizado con el circuito de arranque y su procedimiento de diseño. Los pasos implican:

a) Calcule la Qg del MOSFET en los Vgs que planea operar (por ejemplo, Vgs = 15V, Qg = 150nC). A continuación, calcule la corriente consumida por el controlador de puerta IC (por ejemplo, 3mA). También conozca la frecuencia de la entrada PWM (fs = 100kHz, ts = 10us) y el ciclo de trabajo (D = 90%, Ton = 9us).

Por lo tanto, la carga total requerida por la tapa de la correa de arranque. sería: 150n + (3m * 9u) = 177nC

b) El siguiente paso consiste en calcular el valor de la capacitancia de la correa de arranque (CB), basado en UVLO. Digamos que no queremos que el voltaje caiga por debajo de 14V.

CB = 177n / (15-14) = 177nF

c) Finalmente, asegúrese de que el CB esté repuesto con 177nC de carga en 1us (es decir, D '* ts). Por lo tanto, la demanda actual en la fuente (la fuente que está conectada al diodo bootstrap) es:

I = 177n / 1u = 177mA

Ahora, como se muestra en la siguiente figura, también existe la opción de usar un convertidor DC-DC aislado en lugar del diodo de la correa de arranque:

LamayoríadelosconvertidoresSMD/SMTDC-DCqueheencontrado (Lista de Mouser de convertidores dc dc aislados) generalmente se clasifican en 1W o 2W. Si seleccionara uno que tenga un voltaje de salida de 15 V, entonces obtendría una corriente de salida de aproximadamente 66 mA. Lo que no es lo suficientemente bueno para los cálculos enumerados anteriormente. Por supuesto, en este caso, no hay ningún escenario donde el límite. C1 tiene que soportar toda la carga por sí mismo (ya que el convertidor DC-DC nunca se desconecta de la tapa., A diferencia de la topología bootstrap)

Mi pregunta es:

1) Si se selecciona un convertidor DC-DC de 1W (es decir, Iout = 66mA), y se selecciona el mismo MOSFET con Qg = 150nC para funcionar a 100kHz, D = 90%, ¿funcionará el circuito? (Tampoco olvide el controlador de puerta que consume 3 mA)

El convertidor DC-DC puede suministrar un total de 66 mA para todos los ts = 10us, por lo que Q = 66m * 10u = 660nC. ¡Esto es más que suficiente! ¿Pero es así de sencillo?

2) ¿También cuáles son las restricciones de diseño en C1?

    
pregunta Alex

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La forma de manejar esto, cuando usa un suministro flotante para la unidad de lado alto, es dimensionar el suministro para la corriente promedio y asegurarse de que C1 sea mucho más grande que Cgs. Cuando el conductor enciende el FET, la fuente de alimentación no puede reaccionar lo suficientemente rápido para suministrar la corriente necesaria. Todos los cargos transferidos a la puerta provendrán de C1 en un instante (probablemente mucho menos de 1us que usted citó). El objetivo aquí es asegurarse de que la caída instantánea en C1 sea despreciable (por ejemplo, 1% o 5% de la salida del regulador). Eso significa que C1 debería ser de 20x (caída del 5%) a 100x (caída del 1%) de Cgs.

Ahora, ¿cuál es la corriente promedio? De su cálculo, si lo entiendo correctamente, la corriente promedio es 3mA * D + 150nC * 100kHz. Así que eso es solo 18mA.

Lo único que hay que verificar es que el suministro funcionará correctamente con el valor de C1 que ha elegido. La documentación debe explicar esto. Además, lo más probable es que el suministro tenga un capacitor de salida incorporado. Entonces, en realidad, es posible que C1 no necesite ser tan grande. Pero si el suministro está conectado a la PCB por cables, me gustaría agregar C1 cerca del controlador independientemente.

    
respondido por el mkeith

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