High-Side-MOSFET-Problem antreiben

Ich habe eine einfache Halbbrückenschaltung mit dem beliebten FET-Treiber IR2101 entworfen (Schaltfrequenz ca. 500 Hz, Drain-Strom ca. 250 mA, Versorgungsspannung ca. 12 V):

Schema der Halbbrücke

Natürlich habe ich eine ohmsche Last zwischen dem VS-Knoten und Masse angeschlossen und vergessen, sie zu zeichnen.

Dies ist ein Teil eines größeren Schaltplans, aber die Brückenschaltung funktioniert nicht wie erwartet. Wenn der High-Side-FET eingeschaltet ist, beträgt der Spannungsabfall (Drain-Source-Spannung) etwa 2,1 V. Wenn der Low-Side-FET eingeschaltet ist, ist alles in Ordnung - die Vds-Spannung davon liegt bei etwa 0 V.

Die Spannung zwischen LO und GND sieht ziemlich gut aus - eine Rechteckwelle von 0 bis 12 V. Die Spannung zwischen HO und VS sieht genau so aus:

VGS des High-Side-FET

Ich vermute, dass das Problem durch unsachgemäßes Fahren der hohen Seite verursacht wird, dh. die Bootstrap-Schaltung. Die Gate-Spannung fällt ab und der High-Side-FET arbeitet in seinem linearen Bereich. Was könnte ich tun, um es zur Sättigung zu zwingen? Ist der 1k GS-Widerstand ein Problem? Ich habe gelesen, dass es einen solchen Widerstand geben sollte, um FETs vor verschiedenen Fehlertypen zu schützen.

Sind Sie sicher, dass der 47uF-Kondensator vorhanden ist? Diese Zeitkonstante sieht eher aus wie der 330-nF-Kondensator allein (mit den 100 Ohm in Reihe mit 1 K Ohm, um die Kappe zu entladen).
Darf ich fragen, warum Sie zwei Kondensatoren parallel zwischen Vb und Vs geschaltet haben? Ich baue mit einem Gate-Treiber, um die FETs meines synchronen Abwärtswandlers anzusteuern, und ich habe ähnliche Probleme, den High-Side-FET einzuschalten. Darf ich auch fragen, wie du deine Kondensatorwerte berechnet hast?

Antworten (2)

Ja, der 1K-Gate-to-Source-Widerstand verursacht Ihr Problem. Die gute Nachricht ist, Sie brauchen es nicht. Ein Gate-Source-Widerstand wird benötigt, wenn Ihr MOSFET nicht aktiv ausgesteuert werden kann, wenn dies erforderlich ist, aber das ist beim IR2101 nicht der Fall. Sie werden oft einen Gate-Source-Widerstand sehen, der verwendet wird, wenn ein MOSFET-Gate mit einem Mikrocontroller verbunden ist, um den MOSFET auszuschalten, bis der Mikrocontroller den Pin als Ausgang initialisieren kann.

Hier ist das Datenblatt für IR2101 . Und hier ist das Funktionsblockdiagramm (aus dem Datenblatt):

IR2101 Funktionsblockdiagramm

Wie Sie aus dem Funktionsblockdiagramm sehen können, werden die Gate-Treiberausgänge HO und LO aktiv sowohl hoch als auch niedrig angesteuert, sodass der 1-K-Ohm-Widerstand nicht benötigt wird.

Das Problem, das Sie sehen, ist, dass der Bootstrap-Kondensator über den 1-K-Ohm-Widerstand (in Reihe mit dem 100-Ohm-Widerstand) entladen wird. Wenn Sie sich die Abklingrate Ihrer Wellenform ansehen, sieht es so aus, als ob diese Wellenform nur mit dem 330-nF-Kondensator erfasst wurde (unter Verwendung der Formel T = RC, um die Zeitkonstante zu erhalten).

Ihr hattet Recht, der Techniker, den ich gebeten hatte, einen Prototyp dieser Schaltung zu bauen, hat die positive Elektrode der 47-uF-Kappe zwischen Widerständen an das Gate des FET gelötet, anstatt sie mit VB zu verbinden. Doh! Ich habe das nicht überprüft, in der Annahme, dass er es richtig gemacht hat. Jetzt scheint alles in Ordnung zu sein. Und ja, ich verwende eine ziemlich lange Totzeit, ungefähr 1 us. Vielen Dank für Hilfe!

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