Bootstrap-Kondensator - Erklärung

Ich besuche einen Kurs in Schaltnetzteilen und bin etwas verwirrt über die theoretische Erklärung dessen, was bei der Erhöhung der Spannung mit einem Bootstrap-Kondensator passiert.

Du verbindest einen Kondensator mit +Vdd. Dadurch wird eine Ladung +Q auf einer Seite und -Q auf der anderen Seite des Kondensators platziert. Sie legen dann +Vdd an die andere Platte an und verwenden eine Diode auf der anderen, um den Stromfluss zu stoppen. 1)

  1. Dann hast du jetzt sicher +Q auf beiden Platten. Oder ist das sogar richtig?
  2. Das verwirrt mich ein wenig weiter, wenn die Gleichung für einen Kondensator Q = CV ist, ist Q in dieser Gleichung die Ladungsmenge, die auf eine Platte gelegt werden kann, dh +Q, oder die Gesamtdifferenz +Q und -Q, dh gleich einer Differenz von 2Q?
  3. Ich habe in mehreren Quellen gelesen, dass ein Kondensator mit einer Induktivität identisch ist und sich seine Spannung nicht sofort ändern kann, ebenso wie sich der Strom einer Induktivität nicht sofort ändern kann. Letzteres ist jedoch darauf zurückzuführen, dass das Magnetfeld zusammenbricht. Und ich sehe nichts, was mit dem elektrischen Feld passiert?

Ich denke, mein Problem liegt wahrscheinlich in der Definition dieser Größen und was mit der Ladung auf den Kondensatorplatten und dem elektrischen Feld zwischen ihnen passiert, kann aber nicht herausfinden, was.

Bitte sehen Sie sich unten eine Beispielschaltung an, wo dies angewendet wird.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Könnten Sie ein Schema der Verbindungen zeichnen, die Sie herstellen möchten?
Ich denke, wenn Sie die Schaltung simulieren würden , würden die meisten Ihrer Missverständnisse beantwortet. Es ist okay, dumm zu sein, wir sind alle dumm.
Fügen Sie ein Schema hinzu, wo der Bootstrap-Kondensator verwendet wird. Danke für die Simulation, ich bin mir nicht sicher, ob es für Bootstrapping gilt?
Versuchen Sie, dies zu lesen electronic.stackexchange.com/questions/111831/… Und denken Sie daran, wenn Sie einen geladenen Kondensator haben. Der Kondensator verhält sich wie eine kleine Spannungsquelle.
@Hart22 Im Ernst? Es ist ein Simulator, Sie können dort Ihr Design erstellen und testen und sehen, wie sich die Ströme und Spannungen ändern, Dinge, die schwer zu verstehen sind, wenn Sie mit Stift und Papier sitzen.
@ G36 , das ist eine nützliche Antwort. Ich denke jedoch, ich bin nur ein wenig ratlos darüber, wie das Hinzufügen von + Q zu beiden Seiten die Spannung verdoppelt?
@Harry Svensson, das verstehe ich, es ist eher ein theoretisches Verständnis. Ich bekomme, wenn ich es simuliere, bekomme ich das Ergebnis, aber was eine Simulation mir nicht sagt, ist, was auf theoretischer Basis passiert? Entschuldigung!
+Q auf beiden Seiten wann?
@ Hart22 "Hinzufügen von + Q zu beiden Seiten" ist nichts, was Sie tun können. Hören Sie auf, über Seiten nachzudenken, und denken Sie nur an die Gesamtladung, die durch den Kondensator "durchgegangen" ist (auf die sich die Gleichung Q = C / V bezieht). Dies ist das Integral des Stroms durch den Kondensator. Wenn der Strom Null ist, ändert sich Q nicht.
Zu Teil (3) - Der Kondensator und die Induktivität sind nicht gleich, aber sie sind elektrische Duale . Das heißt, wenn Sie die Gleichung für einen Kondensator nehmen und Spannung gegen Strom und Kapazität gegen Induktivität austauschen, erhalten Sie die Gleichung für eine Induktivität, dh
ich C = C D v C D T ↔ v L = L D ich L D T
Diese implizieren, dass die Spannung (Strom) über (durch) einen Kondensator (Induktor) kontinuierlich sein muss.

Antworten (2)

Auf den ersten Blick kann man den Kondensator als eine Art Spannungsquelle behandeln. Der Kondensator wirkt sehr ähnlich wie eine Spannungsquelle. Die Schlüsselgleichung lautet: I = C*dV/dt

Der Kondensatorstrom ist proportional zur Spannungsänderungsrate (proportional dazu, wie schnell sich die Spannung am Kondensator ändert).

Je schneller die Spannungsänderung (Frequenz eines Wechselstromsignals ist hoch), desto größer ist der Stromfluss durch den Kondensator.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

All dies bedeutet, dass sich die angelegte Spannung ändern muss, um den Strom durch einen Kondensator aufrechtzuerhalten. Je schneller sich die Spannung ändert, desto größer ist der Strom. Wenn die Spannung dagegen konstant gehalten wird, fließt kein Strom, egal wie groß die Spannung ist. Wenn sich herausstellt, dass der Strom durch einen Kondensator Null ist, bedeutet dies ebenfalls, dass die Spannung darüber konstant und nicht unbedingt Null sein muss.

Und diese Schaltung wird versuchen zu zeigen, wie Bootstrap-Kondensatoren in Schaltanwendungen funktionieren.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wir haben einen Schalter in Position " B ". Also legen wir 1,5 Volt an die Schaltung an. Zu Beginn der Ladephase ist der Kondensator leer und somit V c1 = 0 V

Die Spannung am Kondensator kann sich nicht plötzlich von 0 V auf 1,5 V ändern .

Wir brauchen Zeit, um die Spannung am Kondensator zu erhöhen (t ≈ 5 * R * C).

Unmittelbar nach dem Anschließen der Versorgungsspannung beginnt also ein Strom zu fließen. Der Kondensator lädt sich nun auf der rechten Seite über R1 beginnend bei 0 V in Richtung 1,5 V auf . Danach hört der Kondensator auf zu laden und es fließt kein Strom in der Schaltung Vc = 1,5 V.

Und jetzt drehen wir den Schalter in die Position A , die untere Seite des Kondensators wird sofort auf 1,5 V gebracht , aber da sich die Spannung über einem Kondensator nicht sofort ändern kann, bleibt die Spannung über ihm 1,5 V , was dauert (Boost) die obere Spannung auf 3V

Dieses Diagramm erklärt alles.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Unmittelbar nach dem Umlegen des Schalters beträgt die Spannung an der LED also 3 V. Genau zur gleichen Zeit beginnt der Entladestrom zu fließen. Die Spannung an der Kappe beginnt also zu fallen. Die LED blinkt also sehr kurz.

Ein Pfad zum Laden des Kondensators und ein anderer zum Entladen

Danke für die Antwort, glaube, das ist das Verständnis, das ich brauchte ... ziemlich einfache Erklärung am Ende ... haha, aber danke!

Die Bootstrap-Kappe ist mit ihrer Versorgung und dem Schaltknoten zwischen Ihren High- und Lowside-Fets verbunden.

Betrachten Sie nun Folgendes:

Ihr Lowside-Schalter leitet und Ihr Highside-Schalter ist aus. Ihre Bootstrap-Kappe ist daher mit Masse und ihrer Versorgung verbunden. Daher wird die Kappe über die Bootstrap-Diode auf die Spannung aufgeladen, mit der Sie sie versorgen (minus Diodenabfall).

Jetzt wird der Low-Side-Schalter ausgeschaltet und für eine kurze Zeit (Totzeit) sind beide Schalter ausgeschaltet, um Querleitungen zu vermeiden. Die Spannung über der Kappe bleibt jedoch gleich.

Abhängig von der Spannung des Schaltknotens ist die Spannung am positiven Anschluss des FET gegen Masse höchstwahrscheinlich höher als die Bootstrap-Versorgungsspannung, die die Kappe entladen würde, deshalb ist die Diode da.

Da die Diode das Entladen der Kappe verhindert, hat Ihr Treiber jetzt eine Versorgung, die höher ist als die Quelle Ihres Fets und kann daher einen positiven VGS an Ihren High-Side-Fet anlegen.

Bootstrap-Kondensator - Erklärung
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v