Pegelverschiebungsschaltung MCU zu MOSFET

Ich habe eine H-Brücke, die mit 12 V versorgt wird und ungefähr 10 A verbraucht. Ich schalte es mit einem Mikrocontroller ein / aus, der einen Ausgang von 0V-5V hat. Die Schaltfrequenz ist "super niedrig", sodass die Gate-Ladung des MOSFET kein Problem darstellt. Ich versuche, diese 5-V-Logik in eine 12-V-Logik (0 V-12 V) zu "konvertieren", und dachte an Folgendes:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Gibt es eine Redundanz, ein Problem oder etwas, das in diesem Design fehlt? Ich kann diese Arbeit sehen, aber dies wird ein "etwas kommerzielles Produkt" sein und möchte, dass es so robust wie möglich ist.

Was für ein Teil ist "OA1"?
@SpehroPefhany Es ist ein TL072: ti.com/lit/ds/symlink/tl074.pdf
@Tut Schema geändert. Ich habe kein Rail-to-Rail zur Hand...
Die meisten H-Brücken akzeptieren Eingänge mit Logikpegel; Bist du sicher, dass deiner das nicht tut?
@Tut Es tut mir so leid, ich weiß nicht, wie ich das übersehen habe ... Ja, es ist an 12 V gebunden.
Beachten Sie, was Spehro am Ende seiner Antwort angesprochen hat. Während des Übergangs sind sowohl die High-Side- als auch die Low-Side-MOSFETs eingeschaltet (Shoot-Through), was eine Stromspitze verursacht. Dies ist ein Problem, wenn die Tore zusammengebunden sind. Es ist besser, sie separat mit einer kurzen Totzeit zu fahren, wenn sie beide ausgeschaltet sind.
@Tut Natürlich entweder das oder RC + Schmitt-Trigger. Werde wahrscheinlich Schmitt-Trigger verwenden, da ich nur begrenzt verfügbare Pins auf der MCU habe.

Antworten (2)

Ich schlage eher sowas vor:

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Das Fahren in eine 10nF-Last sieht so aus:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bearbeiten: Die violette Spur ist Ihre Schaltung - wie Sie sehen können, sehr, sehr langsam und sie hat nicht genug Schwung, um die MOSFETs zuverlässig auszuschalten - Vgs (th) kann so schlecht wie 2 V sein (Zeitskala geändert, um eine langsame Reaktion anzuzeigen Schaltkreis).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie möchten wirklich, dass diese Schaltung schnell schaltet oder eine Totzeit einfügt - beide MOSFETs sind beim Schalten eine Zeit lang eins, was einen Durchschussstrom verursacht.

Macht R2 keine Probleme? Ich dachte, Gegentaktstufen dürfen keinen Basiswiderstand haben? Gibt es Nachteile?
R2 ist für die Pegelverschiebung. Das einzige Problem, das es verursacht, besteht darin, die Anstiegszeit langsamer als die Abfallzeit zu machen – ein Kompromiss zwischen Stromverbrauch und Geschwindigkeit.

Ich habe die folgende Schaltung vor vielen Jahren zum ersten Mal in einer TI-App-Notiz gesehen. Es funktioniert gut und ist robust. Ich habe es oder Variationen davon in mehreren Projekten (und Produkten) verwendet.

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Es gibt ein paar Dinge zu beachten:

1) Diese Schaltung invertiert das Treibersignal.

2) R3 wird hinzugefügt, um sicherzustellen, dass der FET-Treiber ausgeschaltet bleibt, während sich der Controller im Reset befindet (I/O-Pin ist Eingang statt Ausgang).

3) Der Wert von R1 muss möglicherweise fallen, wenn die PWM-Frequenz hoch ist oder wenn der FET eine große Gate-Kapazität hat.

4) Fügen Sie einen niederohmigen Widerstand in Reihe mit dem FET-Gate so nahe wie möglich am FET hinzu. Deshalb ist es im Schaltplan nicht dargestellt - dieser Gate-Widerstand ist eher Teil der FET-Schaltung als des Treibers. Der Zweck des Widerstands besteht darin, parasitäre Schwingungen zu reduzieren oder zu eliminieren, die auftreten können, wenn sich der FET in einiger Entfernung von der Treiberschaltung befindet. Dieser Widerstandswert ist normalerweise ziemlich niedrig - 22R bis 100R. Ich verwende 47R in den meisten meiner PWM-Schaltungen mit niedriger Frequenz (1 kHz oder weniger).

Es würde kein Problem geben, wenn die Spannung nicht nahe an GND schwingt, wenn MOSFETs mit Schwellen von -2 V und 1,7 V verwendet werden?
Haben Sie einen Hinweis auf die App-Notiz oder den Titel oder das Thema?
@Golaž Es sieht nicht so aus, als sollte das ein Problem sein. Die Diode hat nur 1 V Durchlassspannung und die typische Vbe für einen 2N4401 wäre 0,7 V, wenn sie eingeschaltet ist, also gibt es in beiden Fällen einen angemessenen Spielraum.
Pegelverschiebungsschaltung MCU zu MOSFET
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