Ladungspumpenbasierte Gate-Treiberversorgung

Ich habe viele Leute über die Verwendung einer Ladungspumpenschaltung anstelle eines Bootstrap-Ansatzes sprechen hören, wenn MOSFET-Gate-Treiber mit einem Vorspannungspegel für die hohe Seite versorgt werden. Ich habe noch niemanden gesehen, der zeigt, wie das tatsächlich aussehen würde. Ich habe mir bereits Treiber mit 100 % Einschaltdauer von Analog Devices mit eingebauten Ladungspumpen angesehen. Sie sind VIEL zu teuer und sie kümmern sich nicht darum, in ihren Funktionsdiagrammen nützliche Informationen darüber bereitzustellen, wie sie verdrahtet sind. Meine Bewerbung muss unbedingt auf unbestimmte Zeit bestehen bleiben.

Hier ist der IR2101, ein gemeinsamer Gate-Treiber für MOSFET-Transistoren, den ich zuvor verwendet habe. Beachten Sie die Bootstrap-Schaltung. Ich möchte eine Ladungspumpe entwerfen, die bis zu den vollen 600 V und bis hinunter zu 15 Volt arbeitet. Ich bin müde von Lösungen, die nur für eine genaue Versorgungsspannung funktionieren, da sie sonst unwirksam werden oder die Vgs-Bewertung des MOSFET überschreiten würden. Ich möchte keine zusätzlichen ICs, vorzugsweise nur ein paar diskrete Komponenten.

Mein größtes Problem besteht darin, die Nennleistung des FET zu überschreiten, während die Quelle schwebt. Meine Anwendung hat keine Garantie dafür, dass der Low-Side-MOSFET jemals überhaupt eingeschaltet wird. Dies bedeutet, dass es am besten wäre, die Ladungspumpe von der Quelle weg zu schweben und die oszillierenden Kondensatoranschlüsse wie bei einer Bootstrap-Schaltung zwischen Quelle und Masse zu schalten, nur ohne die Hauptschalt-FETs zu verwenden. Ich weiß nicht, wie man das mit Transistorschaltern macht; Das Umschalten zwischen Vcc und GND wäre einfach.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich lese wahrscheinlich nicht so gut, wie ich sollte. Aber was ist falsch an der UCC2771x-Familie von TI? Beispiel: UCC27710 ?
Ich möchte eine Ladungspumpe entwerfen, die bis zu den vollen 600 V und bis hinunter zu 15 Volt arbeitet. Von welcher Spannung sprichst du? Liegt diese Spannung über den FETs oder über der Last?
Wenn die Source-Spannung schwebend ist, würde die Gate-Spannung dann nicht gleichmäßig über der Source-Spannung schweben?
Sie könnten einen kleinen isolierten DC-DC-Wandler verwenden
Das Bootstrap-Verfahren beruht auf Low-Side-PWM-Aktivität, ist aber per se auch ein Charge-Pump-Verfahren.

Antworten (2)

Lass uns eine Ladungspumpe bauen ...

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Spannungsquelle V1 ist eine 12-V-100-kHz-Rechteckwelle.

"SW" ist der SW-Knoten Ihres MOSFET-Treibers, dh die Quelle des oberen FET.

Dadurch wird die Bootstrap-Kappe Ihres MOSFET-Treibers auf etwa 11 V über dem SW-Knoten aufgeladen, sodass es funktionieren sollte.

Wenn nun die FETs schalten, geht der SW-Knoten sehr schnell von 600 V auf 0 V (oder umgekehrt), sodass der fliegende Kondensator C2 eine unangenehme Stromspitze in den Ausgang des Rechteckwellengenerators einspeist oder senkt. Ich habe D3, D4 und R1 hinzugefügt, um dies in den Boden oder in die Entkopplungskappen der 12-V-Stromversorgung zu leiten.

Dies bedeutet, dass C2 so klein wie möglich sein sollte und dennoch genügend Strom für den Treiber liefert.

Wenn die FETs häufig oder mit hoher Frequenz schalten, erhöht dies die Verluste und pumpt Ladung in die 12-V-Schiene, wodurch möglicherweise ihre Spannung erhöht wird.

Diese Probleme müssen gegen die Alternativen abgewogen werden, die einen kleinen isolierten DC-DC-Wandler verwenden, um Ihren Top-Treiber mit Strom zu versorgen, oder einen PMOS für den Top-FET verwenden.

Dies ist wahrscheinlich diejenige, auf die sich die meisten beziehen. Wie es funktioniert, erfahren Sie im App-Hinweis.

Es ist ein bisschen verwirrend, nachzuvollziehen, wie es funktioniert. Im Grunde ist es ein normaler Bootstrap, der mit einer Ladungspumpe erweitert wird, die nur läuft, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Es schaltet sich wie ein normaler Bootstrap ohne die Hilfe der Ladungspumpe ein, da die Pumpe deaktiviert ist. Der 555-Timer schaltet sich ein, wenn der High-Side-Schalter eingeschaltet ist. Die 555-Ladungspumpe lässt regelmäßig Ladung zur Bootstrap-Kappe hochfließen, um sie zu erneuern. Die Zenerversorgung des 555-Timers ist auf die HV-Leitung bezogen und hängt 15 V unter der HV-Schiene, anstatt wie üblich 15 V über dem Boden zu sitzen.

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-HV_Floating_MOS_Gate_Drivers-ApplicationNotes-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d4626c1f3dc3016c47de609d140a

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das scheint das zu sein, wonach ich suche. Muss ich diesen speziellen 555-Timer verwenden oder funktioniert jeder alte 555?
@JudsonHudson Ich denke, entweder CMOS- oder TTL 555-Timer reichen aus. Die wichtigste Spezifikation, nach der Sie suchen müssen, ist, wie viel Strom der OUT-Anschluss aufnehmen oder liefern kann.
@JudsonHudson Ich habe mir Texas Instruments angesehen und ihr TTL 555-Timer kann 200 mA sinken / liefern, während der CMOS 555-Timer 100 mA sinken, aber nur 10 mA liefern kann. Das klingt aber immer noch nach viel, und der CMOS 555 hat eine bessere Leistung.
Ladungspumpenbasierte Gate-Treiberversorgung
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v