Ich hatte einige Fragen zum Bootstrap-Kondensator am Gate-Treiber. Erstens wird der Bootstrap-Kondensator verwendet, da die Spannung am High-Side-Treiber-Gate etwa 10 bis 15 Volt höher sein muss als die Spannung an seinem Drain. Wenn meine Eingangsversorgung jedoch ungefähr 20 V beträgt und die Gate-Spannung nicht höher als die Source-Spannung ist. Ist das Einschalten möglich?
Zweitens benötigen wir zum Einschalten eines N-Kanal-FET eine Gatespannung, die höher als die Quellenspannung ist. Wie kann das sein? Die Gate-Spannung kann nicht mehr als 15 V liefern, oder? Wenn meine Eingangsversorgung ebenfalls etwa 20 V beiträgt, kann sie eingeschaltet werden?
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- @ sean900911 Für Ihre erste Frage haben Sie ‚ t hat angegeben, welchen MOSFET-Typ Sie ‚ steuern möchten – N-Kanal oder P-Kanal. Die Antwort hängt vom Typ ab. Bei der zweiten Frage hängt die maximale Gate-Source-Spannung wiederum von dem spezifischen N-Kanal-MOSFET ab, den Sie ‚ steuern möchten. Bitte fügen Sie weitere Details hinzu.
Antwort
Um die Erklärung zu vereinfachen, finden Sie hier das Diagramm für eine typische Bootstrap-Gate-Treiber. Möglicherweise könnte der OP seinen tatsächlichen Schaltplan veröffentlichen.
Der IC im Bild ist FAN7842 . Das nächste Bild ist das Blockdiagramm des FAN7842 selbst.
Bootstrap-Gate-Ansteuerschaltungen werden mit H-Brücken- und Halbbrücken-MOSFET-Topologien verwendet. Die Gesamtidee der Bootstrap-Gate-Ansteuerschaltungen lautet wie folgt:
- Anfangsbedingungen: Q1 ist ausgeschaltet. Q2 ist eingeschaltet. Das Gate von Q2 befindet sich auf V cc .
- Der Bootstrap-Kondensator C
boot ist geladen, wenn der untere MOSFET Q2 leitet und die Quelle des oberen MOSFET Q1 auf einem niedrigen Potential liegt (V S1 ≈ wird von V berechnet cc bis D boot . - Jetzt muss sich die Richtung des Stroms durch die Brücke ändern. Q2 wird ausgeschaltet, indem das Gate niedrig geschaltet wird. Die Quelle von Q1 ist nicht mehr an Masse gebunden und schwimmt nach oben. Infolgedessen ist V S1 V c c c c C boot bleibt vorerst aufgeladen. D boot verhindert, dass es in V cc entladen wird. C boot wurde noch nicht zum Ansteuern des Gates von Q1 verwendet.
- Die Gate-Ansteuerschaltung für Q1 befindet sich im IC. Diese spezielle Gate-Ansteuerschaltung ist nicht mit Vcc verbunden. Es wird ausschließlich von C boot gespeist. Außerdem wird der Wert von C boot so gewählt, dass er größer ist als die Gatekapazität von Q1 (C boot) >> C gate ). Jetzt wird der Q1 eingeschaltet, indem sein Gate mit dem geladenen C boot verbunden wird. Die Gatekapazität wird von C
boot aufgeladen, und die Gate-Spannung steigt an. - Schließlich wird Q1 ausgeschaltet, indem sein Gate mit seiner Source verbunden wird. Q2 wird eingeschaltet, indem das Gate auf Vcc getrieben wird. Dieser Zyklus kann erneut wiederholt werden.
Unten ist ein Oszilloskop-Screenshot einer Gate-Treiber-Wellenform wurde mit einer meiner eigenen Schaltungen aufgenommen, nicht mit der obigen FAN7842-Schaltung. Die Prinzipien sind jedoch dieselben.
Die Gate-Ansteuersignale gehen über die Versorgungsspannung der H-Brücke. V cc = 12 V in dieser Schaltung. In der Wellenform ist dies die Differenz zwischen dem hohen Zustand des Gate-Signals und der Versorgungsspannung der H-Brücke (abzüglich des Abfalls über der D-Boot-Diode).
Eine wichtige Sache bei Bootstrap-Gate-Ansteuerschaltungen ist, dass das Tastverhältnis D < 100%. Es funktioniert nicht zu 100%.
Wenn Sie bereits wissen, wie Ladungspumpenspannungsverdoppler funktionieren, werden Sie erkennen, dass die Bootstrap-Gate-Ansteuerschaltung etwas ähnlich ist.
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- @Kortuk Idee hinter Kondensatorladungspumpenschaltungen. Ein Kondensator wird auf eine (relativ niedrige) Spannung V1 aufgeladen. Dann wird die negative Seite des Kondensators mit einer anderen Spannung V2 verbunden. Infolgedessen kann die Schaltung V1 + V2 erzeugen. Diese Aktion ist auch in der Bootstrap-Schaltung vorhanden.
- @Kortuk Buck-Schaltung hat eine Induktivität (sowie einen Boost). Wir versuchen auch, eine zu erzeugen Gate-Ansteuersignal, das höher als die Versorgungsspannung ist. Etwas anders: Manchmal wird eine Bootstrap-Gate-Ansteuerschaltung verwendet, um das Gate des N-Kanal-MOSFET in einem Buck anzusteuern.
- Ohh Mist, I. Ich habe gerade gesehen, welche Verbindung ich falsch verstanden habe. Ich beschuldige Jippie. Ich habe meine Kommentare entfernt. Ich dachte, die Lo-Seite wäre woanders, in der Tat sehr beeindruckend.
Antwort
Ihre Sorge ist berechtigt: Wie schalten Sie den High-Side-N-MOS ein, wenn wir eine sehr hohe Spannung am Gate benötigen?
Irgendwann hatte jemand die geniale Idee, zuerst einen Kondensator in einem separaten Stromkreis zu laden (mit genügend Vgs, um den Transistor einzuschalten, in diesem Fall um 15 V), und ihn dann vom „Ladekreis“ zu trennen (Beachten Sie, dass der Kondensator seine Ladung behält, obwohl er getrennt wurde) und platzieren Sie ihn dann zwischen Gate und Source des Transistors, der eingeschaltet werden soll. Wenn es Zeit ist, den Transistor auszuschalten, wird der Kondensator vom Gate entfernt (wobei möglicherweise ein Widerstand verbleibt, der die Gatekapazität entlädt), und der Vorgang kann wiederholt werden, wenn es Zeit ist, ihn wieder einzuschalten.
Dies ist im Wesentlichen das, was die Treiberschaltung tut, und für die Einzelheiten, wie genau das Laden / Trennen / Anschließen dieses Bootstrap-Kondensators durchgeführt werden soll, können Sie sich auf Nicks Antwort beziehen.
Der Grund, warum die Die Bootstrap-Kapazität muss größer sein als die Gate-Kapazität des Transistors. C BOOT lädt die Gate-Kapazität auf, muss also ausreichend aufgeladen sein, damit dabei nicht zu viel Spannung abfällt. Andernfalls würde sich der Transistor nicht einschalten.
Der Grund dafür, dass dies nicht mit einem Tastverhältnis von 100% funktioniert, besteht darin, dass Cboot aufgrund von R 2 und anderen Leckagen schließlich entladen wird beteiligt.
Antwort
Dieser Mosfet-Treiber ist viel besser, er hat eine sehr viel kürzere Anstiegszeit pared to fan http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX15018-MAX15019.pdf
Die Versorgungsspannung für dieses IC ist die maximale Gate-Spannung von Mosfet ( Bleiben Sie 2 Volt kleiner als das)
und dies hat auch eine interne Diode
Verwenden Sie einfach einen Boot-Kondensator
, während Sie einen Mosfet-Antrieb auswählen Kanal- oder p-Kanal-Mosfet (n-Kanal für die untere Seite der Stromversorgung p-Kanal für die positive Seite)
2) vgs (Spannung, die erforderlich ist, um das Gate für den n-Kanal einzuschalten, ist positiv für den p-Kanal, ist negativ)
3) Ausgangswiderstand (dies ist erforderlich, da der Innenwiderstand des Mosfets 10-mal niedriger sein sollte als der Ausgangswiderstand, da der Mosfet sonst viel Strom verbraucht)
4) Schaltfrequenz, von der er abhängt auf Treiberanstiegszeit und Gatekapazität des Mosfets. Normalerweise geben alle Mosfet-Treiber einige Daten über die Anstiegszeit im Verhältnis zur Gate-Kapazität an.
5) Für höhere Spannungen wird der Bootstrap n-Kanal verwendet (normalerweise mehr als 25 V), da für den p-Kanal das Gate möglicherweise gesprengt wird, während alles andere umgeschaltet wird benötigt wird im Datenblatt verdrahtet, es würde funktionieren