Схема начальной загрузки для драйвера MOSFET верхнего уровня


14

Я хорошо знаком с работой драйверов начальной загрузки на микросхемах драйверов MOSFET для переключения N-канального MOSFET верхнего уровня. Основная операция подробно рассматривается на этом сайте и других.

Чего я не понимаю, так это самой схемы драйвера верхнего уровня. Так как хороший драйвер проталкивает и вытягивает большие объемы тока, имеет смысл, что в микросхеме существует другая пара транзисторов, которые повышают или понижают вывод VH. Некоторые таблицы данных, на которые я смотрел, указывают на то, что они используют пару P-канал / N-канал (или PNP / NPN). Убирая конструкцию микросхемы, я представляю, что схема выглядит примерно так:

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

Кажется, мы только что представили проблему рекурсии. Предполагая, что узел, помеченный как «плавающий», может иметь любое произвольно высокое напряжение, как управляются M3 и M4, которым не нужен еще один драйвер для управления драйвером ( и так далее, и так далее )? Это также предполагает, что драйвер верхнего уровня в конечном итоге управляется каким-то сигналом логического уровня.

Другими словами, при произвольно высоком плавающем напряжении, как двухтактный привод M3 и M4 активируется сигналом логического уровня, который исходит от микросхемы?

Уточнение : конкретный вопрос, который я задаю, связан только с активацией двухтактного загрузочного привода верхнего уровня с помощью сигнала логического уровня. Когда напряжение на стороне высокого напряжения относительно низкое, я понимаю, что это тривиально. Но как только напряжения на транзисторах превышают типичные значения Vds и Vgs, это становится труднее сделать. Я ожидаю, что какая-то схема изоляции будет задействована. Как именно выглядит эта схема - мой вопрос.

Я признаю, что если M4 является FET P-канала (или PNP), другая схема начальной загрузки не требуется. Но у меня возникают проблемы с представлением схемы, которая будет генерировать правильные значения Vgs для M4 и M3, поскольку внешние транзисторы переключаются назад и вперед.

Вот снимки экрана из двух разных таблиц данных, которые показывают схему, аналогичную той, что я нарисовал выше. Также не вдавайтесь в подробности о схеме «черного ящика» драйвера.

Из MIC4102YM :
введите описание изображения здесь

И FAN7380 :
введите описание изображения здесь


Дэн, раз ты написал, что просмотрел несколько таблиц, не мог бы ты опубликовать ссылки на них? Это обеспечило бы хороший контекст.
Ник Алексеев

Конечно, я обновлю вопрос несколькими примерами, которые я нашел.
Дэн Лакс

Дэн, ранее в этом ответе я подробно описал работу драйвера начальной загрузки, такого как FAN7380.
Ник Алексеев

2
Ник, я действительно нашел этот ответ раньше, перед тем как опубликовать свой вопрос (хотя тот факт, что я использовал то же изображение из таблицы данных FAN7380, является совпадением). Мне довольно удобно использовать драйвер с драйвером начальной загрузки. Конкретный вопрос, который я задаю, - это как выглядит схема привода затвора. Поле, помеченное как «водитель» на изображении. В основном, конкретные детали о шаге 4 вашего ответа на этот предыдущий вопрос.
Дэн Лакс

1
Да, пара двухтактных - это то, что я понял в своем вопросе. Я все еще что-то упускаю, хотя. Как двухтактный привод активируется для произвольно высоких плавающих напряжений? Это суть моего вопроса, я полагаю.
Дэн Лакс

Ответы:


14

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

ВссВВысокое напряжениеВВS

ВРемень для ботинок

На схеме ниже VCC является источником напряжения остальной цепи. Когда полевой МОП-транзистор выключен, заземление цепи загрузочного ремня соединено с заземлением цепи, таким образом, C1 и C2 заряжаются до уровня Vcc. Когда поступает входной сигнал для включения полевого МОП-транзистора, заземление цепи возбуждения затвора повышается до напряжения стока полевого МОП-транзистора. Диод D1 будет блокировать это высокое напряжение, поэтому C1 и C2 будут питать цепь управления в течение времени включения. Как только MOSFET снова выключен, C1 и C2 пополняют свои потерянные заряды от VCC.

Критерий дизайна:

  • RB следует выбирать как можно ниже, чтобы не повредить D1.
  • Емкость C2 должна быть выбрана достаточной для обеспечения цепи управления в течение самого длительного времени включения.
  • ВВысокое напряжение-ВCC

Входной сигнал должен быть изолирован от цепи загрузочного ремня. Некоторые возможные изоляторы:

оптрон

введите описание изображения здесь

μμ

Импульсный трансформатор

введите описание изображения здесь

Импульсный трансформатор является пространственным трансформатором для передачи прямоугольных импульсов. Они имеют меньшее количество витков, чтобы избежать паразитной емкости и индуктивности, и имеют более крупные сердечники для компенсации потери индуктивности из-за уменьшенного числа витков. Они намного быстрее оптопар. Время задержки составляет менее 100 нс в целом. Изображение выше только для иллюстрации. На практике ток, который они могут обеспечить, недостаточен для быстрой езды MOSFET; поэтому им нужны дополнительные схемы на практике.

Драйвер изолированного затвора

введите описание изображения здесь

Управление изолированными воротами - относительно новая технология. Вся сложность управления воротами заключена в одну микросхему. Они так же быстры, как импульсные трансформаторы, но могут обеспечить несколько ампер пикового тока затвора. Некоторые продукты также содержат встроенные DC-DC преобразователи, поэтому они даже не нуждаются в загрузке. Тем не менее, все эти супер функции имеют свою цену.


hkBattousai, спасибо, что нашли время написать ответ. Если вы расширите последние три пункта (которые касаются вопроса, который я задал) и удалите подробности об основах драйверов начальной загрузки (о которых я упоминаю в первом абзаце моего вопроса, с которым я уже знаком), вы есть мой +1. Схема оптоизолятора великолепна, и я надеялся получить ответы, полностью сосредоточенные на этой части драйвера, а не на общих основах работы бутстрапов.
Дэн Лакс

1
Я думаю, что мы не должны удалять детали загрузки ботинок. Другие пользователи могут извлечь из этого пользу.
hkBattousai

Я в порядке с этим, пока ответ сейчас сосредоточен в основном на конкретном вопросе (как сейчас). Спасибо и +1.
Дэн Лакс

Привет, я вижу, что последнее изображение, которое вы предоставили, очень похоже на схему драйвера шлюза ADuM3220. У меня вопрос: требуется ли для начальной загрузки MOSFET начальная загрузка? Если нет, то есть ли у вас пример продукта с изолированным на кристалле преобразователем постоянного тока? Спасибо
Rrz0

1
@ Rrz0 В этой таблице для продукта, перечисленного в строке, если строка в столбце «Isopower Enabled» имеет значение «Да», то он имеет внутренний источник питания постоянного тока.
hkBattousai

3

Эм, IC имеет внутреннюю схему "сдвига уровня".

введите описание изображения здесь

И схема сдвига уровня может быть такой, это похоже на FAN7380:

введите описание изображения здесь

ВSрСВВST

И ниже приведена блок-схема IR2110 (от международного выпрямителя AN978-b):

введите описание изображения здесь


Да, чипы имеют какой-то сдвиг уровня. Как он реализует сдвиг уровня для произвольно высокого напряжения - конкретный вопрос, который я задаю.
Дэн Лакс

1
Я отредактировал свой вопрос, чтобы добавить дополнительный абзац для уточнения.
Дэн Лакс
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.