Tive algumas dúvidas sobre o capacitor de bootstrap no driver do gate. Primeiro, o capacitor bootstrap é usado porque a tensão na porta dos drivers do lado alto precisa ser cerca de 10-15 volts mais alta do que a tensão em seu dreno. No entanto, se minha alimentação de entrada for de cerca de 20 V e a tensão do gate não for maior do que a tensão da fonte também. É possível ligar?
Em segundo lugar, para ligar um FET de canal N, precisamos de uma tensão de porta que seja maior do que a tensão da fonte. Como isso pode ser? a tensão da porta não pode fornecer mais de 15 V certo? Se meu suprimento de entrada também contribuir com cerca de 20 V, ele pode ser ativado?
Comentários
- @ sean900911 Para sua primeira pergunta, você não ‘ t especificou que tipo de MOSFET você ‘ está tentando controlar – canal N ou canal P. A resposta depende do tipo. Para a segunda pergunta, a tensão máxima da porta-fonte novamente depende do MOSFET de canal N específico que você ‘ está tentando controlar. Adicione mais detalhes.
Resposta
Para tornar a explicação mais fácil, aqui está o diagrama para um típico driver bootstrap gate. Talvez o OP possa postar seu diagrama de circuito real.
O IC na imagem é FAN7842 . A próxima imagem é o diagrama de blocos do próprio FAN7842.
Os circuitos de drive de porta bootstrap são usados com topologias MOSFET H-bridge e meia-ponte. A ideia geral dos circuitos de drive de porta bootstrap é esta:
- Condições iniciais: Q1 está desligado. Q2 está ligado. O Gate de Q2 está em V cc .
- O capacitor bootstrap C boot está carregado quando o MOSFET Q2 inferior está conduzindo e a fonte do MOSFET Q1 superior está em um potencial baixo (V S1 ≈ 0). C boot é cobrado de V cc a D boot .
- Agora, a direção da corrente através da ponte precisa mudar. Q2 é desativado levando seu portão para baixo. A fonte de Q1 não está mais ligada ao solo e flutua para cima. Como resultado, V S1 V cc . C boot permanece carregado por enquanto. D boot impede que seja descarregado em V cc . C boot ainda não foi usado para conduzir o portão de Q1.
- O circuito de direção do portão para Q1 está dentro do IC. Este circuito especial de gate não está conectado ao Vcc. É alimentado exclusivamente por C boot . Além disso, o valor de C boot é escolhido de forma que seja maior do que a capacitância de porta de Q1 (C boot >> C portão ). Agora, o Q1 é ligado conectando seu portão ao C boot carregado. A capacitância da porta é carregada pelo C boot e a tensão da porta aumenta.
- Finalmente, Q1 é desligado conectando-se sua porta à sua fonte. Q2 é ativado ao direcionar sua porta para V cc . Este ciclo pode se repetir novamente.
Abaixo está uma captura de tela do osciloscópio de uma forma de onda de unidade de porta. foi tirado com um dos meus próprios circuitos, não com o circuito FAN7842 acima. Os princípios são os mesmos, no entanto.
Os sinais do drive do portão vão acima da tensão de alimentação da ponte H. V cc = 12 V neste circuito. Na forma de onda, é a diferença entre o estado alto do sinal da porta e a tensão de alimentação da ponte H (menos a queda no diodo boot D) .
Uma coisa importante sobre os circuitos de drive de porta de bootstrap é que o ciclo de trabalho deve ser D < 100%. Ele não funciona a 100%.
Caso você já saiba como funcionam os duplicadores de tensão da bomba de carga, você reconheceria que o circuito de acionamento da porta de inicialização é um tanto semelhante.
Comentários
- @Kortuk Idéia por trás dos circuitos da bomba de carga do capacitor. Um capacitor é carregado com uma tensão (relativamente baixa) V1. Então, o lado negativo do capacitor é conectado a outra tensão V2. Como resultado, o circuito pode produzir V1 + V2. Esta ação também está presente no circuito de bootstrap.
- O circuito @Kortuk Buck tem um indutor (além de um boost). Também estamos tentando gerar um sinal de drive do gate, que é mais alto do que a tensão de alimentação. Em uma nota ligeiramente diferente: às vezes, um circuito de drive do gate de bootstrap é usado para conduzir o gate do MOSFET do canal N por um dólar.
- Ohh merda, I acabei de ver qual conexão eu li incorretamente. Eu culpo Jippie. Removendo meus comentários. Achei que o lado lo estava em outro lugar, realmente incrível.
Resposta
Sua preocupação é bem justificada: Como ligar o N-MOS do lado alto se precisarmos de uma tensão muito alta no portão?
Em algum momento, alguém teve a brilhante ideia de primeiro carregar um capacitor em um circuito separado (com Vgs suficiente para ligar o transistor, neste caso em torno de 15 V) e, em seguida, desconectá-lo do circuito de “carregamento” (note que o capacitor retém sua carga mesmo que tenha sido desconectado), e então coloque-o entre o Gate e a Fonte do transistor que será ligado. Quando chega a hora de desligar o transistor, o capacitor é removido da porta (deixando talvez um resistor que descarregue a capacitância da porta) e o processo pode ser repetido quando for hora de ligá-lo novamente.
Isso é basicamente o que o circuito do driver faz, e para os detalhes sobre como exatamente fazer o carregamento / desconexão / conexão deste capacitor bootstrap, você pode consultar a resposta de Nick.
A razão de que o a capacitância do bootstrap precisa ser maior do que a capacitância da porta do transistor é que C BOOT está carregando a capacitância da porta, então ele precisa ter carga suficiente para que não caia muita tensão ao fazê-lo, caso contrário, o transistor não ligaria.
O motivo pelo qual isso não funciona com 100% do ciclo de trabalho é que o Cboot eventualmente será descarregado devido ao R 2 e quaisquer outros vazamentos envolvidos.
Resposta
este driver mosfet é muito melhor, tem um tempo de subida muito menor com pared to fan http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX15018-MAX15019.pdf
a tensão de alimentação para este ic é mosfet max gate tensão ( fique 2 volts a menos do que isso)
e isso também tem diodo interno
apenas use um capacitor de inicialização
ao escolher um driver mosfet, coisas a serem consideradas 1) n canal ou canal p mosfet (canal n para o lado inferior da fonte de alimentação canal p para o lado positivo)
2) vgs (tensão necessária para ligar a porta para o canal n é positivo para o canal p é negativo)
3) resistência de saída (isso é necessário porque a resistência interna do mosfet deve ser 10 vezes menor que a resistência de saída, caso contrário o mosfet consumirá muita energia)
4) frequência de comutação, depende no tempo de subida do driver e na capacitância da porta do mosfet. geralmente todos os drivers mosfet fornecem alguns dados sobre o tempo de subida vs capacitância do portão
5) para tensões mais altas, o canal bootstrap n é usado (mais de 25v normalmente) porque para o canal p podemos explodir o portão enquanto trocamos tudo o mais necessário é fornecido na folha de dados, conecte-se e funcionará