Controlador del lado alto de Buck sincrónico: ¿por qué es tan lento el tiempo de caída de la unidad de puerta High-Side?

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A continuación se muestra la imagen de las señales de mi unidad de puerta. La traza azul es la señal de puerta del lado bajo y la traza amarilla es la señal de la puerta del lado alto. Ambas señales se miden a través de la puerta y la fuente de los mosfets laterales altos y bajos.

Comopuedever,laseñaldelapuertadelladoalto(trazaamarilla)estácayendomuylentamente.¿Porquéesesteelcaso?EstoyusandounNCP5181comomicontroladordepuerta.

Debajoestámicircuito.

Paracompletar,acontinuaciónsemuestraeldiagramadebloquesdemicontroladordepuertaIC.Eneldiagramadebloquesdelahojadedatos,semuestraqueelladoaltoestábajoporunaconfiguraciónMOSFETpush-pull,porloquecreoquelaseñaldelapuertadeberíabajarrápidamente.

Parareferencia,aquíestánlasseñalesdealcancecuandoambassemidenconreferenciaalatierradelcircuito.

    
pregunta Veda Sadhak

2 respuestas

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Comentario del OP: -

  

Las sondas están conectadas entre la puerta y la fuente de ambos MOSFET   directamente.

Aquí es donde probablemente estás jodiendo. La conexión a tierra en las sondas está conectada entre sí a tierra local en el osciloscopio, por lo que, en efecto, está cortocircuitando el MOSFET inferior desde el drenaje a la fuente.

Si desea hacer esto correctamente, use dos sondas que tienen su conexión a tierra a 0 V en el circuito objetivo y sondee la puerta y la fuente del MOSFET superior. Observe la tensión diferencial utilizando la función apropiada en el o-scope.

Asegúrese de que ambos canales de alcance O estén configurados en DC.

    
respondido por el Andy aka
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Esto suele ocurrir cuando los diseñadores no reconocen las relaciones de impedancia de RdsOn del controlador de la puerta y RdsOn del interruptor de encendido.

Pero en su caso con información actualizada, la resistencia de la puerta es demasiado alta y el límite de refuerzo puede ser demasiado bajo o la tasa de conmutación.

  

Reemplace 100 ohmios con 5 ohmios para acercarse más a la impedancia del controlador correspondiente siempre que la tapa del Boost no decaiga demasiado rápido.

Una característica conocida es que la carga de puerta Q y Ciss es inversamente proporcional a RdsOn. Esto también se aplica a los costos. Entonces, cuando se produce la conmutación, tiene un C no lineal cerca del umbral de Vth de Vgs que se eleva bruscamente cuando se enciende después de un período de latencia.

La otra característica conocida es que algunos controladores de puente tienden a tener un Rdson más alto para las relaciones Pch / Nch. En este caso, proporción = 2.5x nominal y peor peor caso en max RdsOn. Sin embargo, como su pregunta y diseño están incompletos, los ratios de Ciss para su etapa de salida deben ser factorizados con el modelo de impedancia del controlador. No dibujaré el modelo, pero es como una capacitancia conmutada en el umbral de la resistencia conmutada. Por lo tanto, es de esperar que con este chip el lado alto sea más lento, se encienda y se apague que el lado bajo.

Se debe tener mucho cuidado al elegir sus controladores de potencia para muchos parámetros que afectan a RdsOn, Ciss y Coss, de modo que las cifras de FoM de mérito sean las constantes de tiempo RC = T para diferentes etapas, apagado, transición y On.

Prefiero comenzar asegurándome de que el interruptor de encendido RdsOn no sea inferior al 1% del RdsOn de etapa anterior para tiempos de transición de puerta rápida. Pero en los dispositivos de alta potencia, esta debe ser una relación de resistencia de conmutación de unidad / salida que deba incrementarse hasta el 10%, por lo que los IGBT son más populares con una salida RC = Tiempos excepcionalmente baja para la salida BJT y con una entrada igualmente baja. T = Ciss * Rg, por lo tanto, velocidades de giro rápidas para las entradas MOSFET de baja corriente.

Revise su diseño a la luz de estos parámetros y mejore los detalles en su diseño general con un esquema completo, diseño y cargas.

Por último, cuando la unidad de salida no mostrada está cableada O, debe asegurarse de que los resultados de las velocidades de giro T conducidas por la compuerta no reduzcan el tiempo muerto necesario para evitar los disparos y, por lo tanto, se produzcan interrupciones momentáneas antes de realizar el orden de 1us +/- 50% o más dependiendo de la carga RdsOn / L.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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