Mạch bootstrap cho trình điều khiển MOSFET phía cao

Tôi rất quen thuộc với hoạt động của trình điều khiển bootstrap trên IC trình điều khiển MOSFET để chuyển đổi MOSFET phía cao kênh N. Các hoạt động cơ bản được bao phủ toàn diện trên trang web này và những người khác.

Những gì tôi không hiểu là mạch điều khiển phía cao. Vì một trình điều khiển tốt đẩy và kéo một lượng lớn dòng điện, điều đó có ý nghĩa rằng một cặp bóng bán dẫn khác tồn tại trong IC để điều khiển chân VH cao hay thấp. Một số dữ liệu tôi đã xem dường như cho thấy họ sử dụng cặp kênh P / kênh N (hoặc PNP / NPN). Lấy đi cấu trúc của chip IC, tôi tưởng tượng mạch trông giống như thế này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Có vẻ như chúng tôi vừa giới thiệu một vấn đề đệ quy. Giả sử nút được đánh dấu là "nổi" có thể là bất kỳ điện áp cao tùy ý, làm thế nào để điều khiển M3 và M4 không cần một trình điều khiển khác để điều khiển trình điều khiển ( và cứ thế tiếp tục )? Điều này cũng giả sử rằng trình điều khiển phía cao cuối cùng được điều khiển bởi một tín hiệu mức logic nào đó.

Nói cách khác, với một điện áp nổi cao tùy ý, ổ đĩa đẩy của M3 và M4 được kích hoạt bằng tín hiệu mức logic có nguồn gốc từ chip như thế nào?

Điểm cần làm rõ : Câu hỏi cụ thể mà tôi đang hỏi chỉ liên quan đến việc kích hoạt ổ đĩa bootstrap đẩy cao cấp với tín hiệu mức logic. Khi điện áp cao tương đối thấp, tôi nhận ra đây là chuyện nhỏ. Nhưng ngay khi điện áp vượt quá xếp hạng Vds và Vss điển hình trên các bóng bán dẫn, điều này trở nên khó thực hiện hơn. Tôi mong đợi một số loại mạch cô lập có liên quan. Chính xác những gì mạch đó trông giống như câu hỏi của tôi.

Tôi nhận ra rằng nếu M4 là FET kênh P (hoặc PNP), thì một mạch bootstrap khác là không cần thiết. Nhưng tôi gặp khó khăn trong việc hình thành một mạch sẽ tạo ra các VSS phù hợp cho cả M4 và M3 khi các bóng bán dẫn bên ngoài được chuyển đổi qua lại.

Dưới đây là ảnh chụp màn hình từ hai bảng dữ liệu khác nhau cho thấy một mạch tương tự như những gì tôi đã vẽ ở trên. Không đi sâu vào bất kỳ chi tiết nào về mạch trình điều khiển "hộp đen".

Từ MIC4102YM :

Và FAN7380 :

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

$V_{cc}$$V_\text{High Voltage}$$V_{BS}$

$V_\text{Boot Strap}$

Trong sơ đồ dưới đây, VCC là nguồn điện áp của phần còn lại của mạch. Khi MOSFET tắt, nối đất của mạch dây đeo khởi động được kết nối với mặt đất mạch, do đó, phí C1 và C2 lên đến mức Vcc. Khi tín hiệu đầu vào đến để bật MOSFET, mặt đất của mạch ổ đĩa cổng tăng lên đến điện áp thoát của MOSFET. Diode D1 sẽ chặn điện áp cao này, vì vậy C1 và C2 sẽ cung cấp mạch lái xe trong thời gian đúng giờ. Khi MOSFET tắt một lần nữa, C1 và C2 sẽ bổ sung các khoản phí đã mất từ ​​VCC.

Tiêu chuẩn thiết kế:

• RB phải được chọn càng thấp càng tốt để không làm hỏng D1.
• Công suất của C2 phải được chọn đủ để cung cấp cho mạch lái xe trong thời gian dài nhất.
• $V_\text{High Voltage} - V_\text{CC}$

Tín hiệu đầu vào phải được cách ly khỏi mạch khởi động. Một số cách ly có thể là:

Bộ ghép nối

$\mu$$\mu$

Biến áp xung

Biến áp xung là một loại biến áp không gian để truyền xung hình chữ nhật. Chúng có số vòng quay ít hơn để tránh điện dung và điện cảm ký sinh và lõi lớn hơn để bù mất điện cảm do số vòng quay giảm. Chúng nhanh hơn nhiều so với opt optplers. Thời gian trễ là ít hơn 100ns nói chung. Hình ảnh trên chỉ mang tính minh họa. Trong thực tế, dòng điện họ có thể cung cấp không đủ để điều khiển MOSFET nhanh; vì vậy họ cần thêm mạch trong thực tế.

Trình điều khiển cổng bị cô lập

Lái xe cổng cô lập là một công nghệ tương đối mới. Tất cả sự phức tạp của việc lái xe cổng được gói gọn trong một con chip. Chúng nhanh như máy biến áp xung, nhưng chúng có thể cung cấp một vài dòng điện của cổng cực đại. Một số sản phẩm cũng chứa bộ chuyển đổi DC-DC bị cô lập trên chip, do đó chúng thậm chí không cần đóng đai khởi động. Tuy nhiên, tất cả các tính năng siêu đi kèm với một chi phí.

Ừm, IC có mạch "thay đổi cấp độ" bên trong.

Và mạch chuyển cấp có thể như thế này, điều này tương tự với FAN7380:

$V_{SRC}$$V_{BST}$

Và bên dưới là sơ đồ khối của IR2110 (Từ Bộ chỉnh lưu quốc tế AN978-b):