Bootstrap-Schaltungsfunktion

Um die Erklärung zu vereinfachen, ist hier das Diagramm für einen typischen Bootstrap-Gate-Treiber. Vielleicht könnte das OP seinen tatsächlichen Schaltplan veröffentlichen.

Der IC im Bild ist FAN7842 . Das nächste Bild ist das Blockdiagramm des FAN7842 selbst.

Bootstrap-Gate-Treiberschaltungen werden mit H-Brücken- und Halbbrücken-MOSFET-Topologien verwendet. Die Gesamtidee der Bootstrap-Gate-Treiberschaltungen ist folgende:

2. Anfangsbedingungen: Q1 ist ausgeschaltet. Q2 ist eingeschaltet. Das Gate von Q2 liegt bei _Vcc .
3. Der Bootstrap-Kondensator _Cboot wird geladen, wenn der untere MOSFET Q2 leitet und die Source des oberen MOSFET Q1 auf niedrigem Potential liegt (V _S1 ≈ 0). C _boot wird von V _cc bis D _boot geladen .
4. Jetzt muss sich die Stromrichtung durch die Brücke ändern. Q2 wird ausgeschaltet, indem sein Gate auf Low gesetzt wird. Die Quelle von Q1 ist nicht mehr geerdet und schwebt nach oben. Als Ergebnis ist V _S1 > V _cc . C- _Boot bleibt vorerst kostenpflichtig. D _boot verhindert, dass es in V _cc entladen wird . C- _Boot wurde noch nicht zum Ansteuern des Gates von Q1 verwendet.
5. Die Gate-Treiberschaltung für Q1 befindet sich im IC. Diese spezielle Gate-Treiberschaltung ist nicht mit Vcc verbunden. Es wird ausschließlich von C _boot betrieben . Außerdem wird der Wert von C _boot so gewählt, dass er größer ist als die Gate-Kapazität von Q1 ( C _boot >> C _gate ). Nun wird der Q1 eingeschaltet, indem sein Gate mit dem geladenen C _boot verbunden wird . Die Gate-Kapazität wird von C _boot geladen und die Gate-Spannung steigt an.
6. Schließlich wird Q1 ausgeschaltet, indem sein Gate mit seiner Source verbunden wird. Q2 wird eingeschaltet, indem sein Gate auf Vcc _getrieben wird . Dieser Zyklus kann sich wiederholen.

Unten ist ein Oszilloskop-Screenshot einer Gate-Treiber-Wellenform. Es wurde mit einer meiner eigenen Schaltungen aufgenommen, nicht mit der obigen FAN7842-Schaltung. Die Prinzipien sind jedoch die gleichen.

Die Gate-Ansteuersignale gehen über die H-Brücken-Versorgungsspannung. V _cc = 12 V in dieser Schaltung. In der Wellenform ist es die Differenz zwischen dem hohen Zustand des Gate-Signals und der H-Brücken-Versorgungsspannung (abzüglich des Abfalls über der D- _Boot- Diode).

Eine wichtige Sache bei Bootstrap-Gate-Treiberschaltungen ist, dass das Tastverhältnis D < 100 % sein muss. Es funktioniert nicht zu 100%.

Falls Sie bereits wissen, wie Ladungspumpen-Spannungsverdoppler funktionieren, würden Sie erkennen, dass die Bootstrap-Gate-Treiberschaltung etwas ähnlich ist.

Ihre Sorge ist durchaus berechtigt: Wie schaltet man den High-Side-N-MOS ein, wenn wir eine sehr hohe Spannung am Gate benötigen?

Irgendwann hatte jemand die brillante Idee, zuerst einen Kondensator an einem separaten Stromkreis aufzuladen (mit genügend Vgs, um den Transistor einzuschalten, in diesem Fall etwa 15 V), und ihn dann vom "Lade" -Kreis zu trennen (beachten Sie, dass der Kondensator seine Spannung behält). laden, obwohl es getrennt wurde), und platzieren Sie es 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 vielleicht ein Widerstand zurückbleibt, der die Gate-Kapazität 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 Einzelheiten zum genauen Laden / Trennen / Verbinden dieses Bootstrap-Kondensators können Sie sich auf Nicks Antwort beziehen.

Der Grund dafür, dass die Bootstrap-Kapazität größer sein muss als die Gate-Kapazität des Transistors, ist, dass C _BOOT die Gate-Kapazität auflädt, also muss sie genug Ladung haben, damit sie dabei nicht zu viel Spannung abfallen lässt, sonst würde der Transistor dies nicht tun anmachen.

Der Grund dafür, dass dies bei 100 % Einschaltdauer nicht funktioniert, ist, dass Cboot schließlich aufgrund von R ₂ und anderen beteiligten Lecks entladen wird.

Dieser Mosfet-Treiber ist viel besser, er hat eine sehr geringere Anstiegszeit im Vergleich zum Lüfter http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX15018-MAX15019.pdf

Die Versorgungsspannung für dieses IC ist die maximale Gate-Spannung des Mosfet (bleiben Sie 2 Volt darunter).

und dies hat auch eine interne Diode

Verwenden Sie einfach einen Boot-Kondensator

Bei der Auswahl eines Mosfet-Treibers sollten Sie Folgendes beachten: 1) n-Kanal- oder p-Kanal-Mosfet (n-Kanal für die untere Seite der Stromversorgung, p-Kanal für die positive Seite).

2) vgs (Spannung erforderlich, um das Gate für den n-Kanal einzuschalten, es ist positiv, für den p-Kanal ist es negativ)

3) Widerstand des Ausgangs (dies ist notwendig, da der Innenwiderstand des Mosfet 10-mal geringer sein sollte als der Ausgangswiderstand, sonst verbraucht der Mosfet viel Strom)

4) Schaltfrequenz hängt von der Anstiegszeit des Treibers und der Gate-Kapazität des Mosfet ab. Normalerweise geben alle Mosfet-Treiber einige Daten über die Anstiegszeit im Vergleich zur Gate-Kapazität an

5) Für höhere Spannungen wird Bootstrap n-Kanal verwendet (normalerweise mehr als 25 V), da wir für den p-Kanal möglicherweise das Gate sprengen, während alles andere benötigte umgeschaltet wird, ist im Datenblatt angegeben