¿Cómo conducir correctamente MOSFET en un ciclo de trabajo de seguimiento de MPP superior al 50% para un regulador reductor síncrono con una entrada de 50-100 V?

Actualmente estoy construyendo un regulador reductor de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) de alto voltaje de 10 W (~ 50 V-100 V) en el costado con fines educativos. Por el momento, la salida está ligada a una carga. Las cosas funcionan bien y el circuito rastrea correctamente el punto de máxima potencia como se esperaba. Hasta ahora, todo bien.

I'm using the LTC4444-5 High Voltage Synchronous N-Channel MOSFET Driver to drive the top and bottom NMOS MOSFETs controlling the buck power stage (switching at 100kHz), which introduces an issue. On many occasions, my MPPT algorithm wants to set the duty cycle above 50%. This is problematic for a synchronous buck stage since it starts lowering the voltage on the bootstrap capacitor charged by the synchronous MOSFET driver, to the point where the top MOSFET barely turns on.

In order to have the top MOSFET turn on for duty cycles >50%, I have two options:

  1. Encuentre un controlador MOSFET de lado alto que use una bomba de carga en lugar de una tapa de arranque. El mejor candidato que encontré fue el MIC5011 de Micrel. Ignorando el hecho de que el voltaje de entrada máximo es demasiado bajo, su mayor inconveniente es que se enciende demasiado lento: 25us en el mejor de los casos (40kHz), el caso más común es 50us (20kHz).
  2. Tenga un controlador MOSFET aislado con una fuente de alimentación aislada, pero eso está empezando a ser costoso.

¿Es el aislamiento la única forma de controlar correctamente estos MOSFET? ¿Hay controladores MOSFET de lado alto que sean de alto voltaje (digamos> 50 V), cambien rápidamente (admiten fácilmente 100 kHz) y puedan manejar> 50% del ciclo de trabajo?

Mejor aún, ¿voy por el camino equivocado? ¿Hay una forma más sencilla de resolver este problema?

Respuestas (1)

Es extraño lo que dice sobre el circuito de arranque que no funciona bien por encima de D = 0.5. Estoy usando el mismo chip controlador para una fuente de alimentación fuerte de 200 vatios donde el rango de trabajo es bastante amplio y nunca he visto que esto suceda.

Estoy cambiando a 100 kHz. ¿Quizás estás usando una frecuencia de conmutación que es demasiado baja? Una frecuencia demasiado baja hará que la potencia de arranque sea un problema.

Otra alternativa es usar algo como un pequeño módulo de potencia Traco-Power o XP o Murata de 2 vatios para generar 12 voltios flotantes para su FET superior.

¿Qué tamaño de condensador tiene su LTC444-5? Calculé 10uF, pero ¿tal vez necesito ir más grande?
Utilicé el estándar (sin pensar) 220nF, pero tal vez su voltaje de entrada esté cayendo bastante bajo; de manera realista, solo puede producir el doble de Vcc como máximo con un límite de arranque, entonces, ¿cuál es F y cuál es su voltaje más bajo de los paneles cuando se cae causando ¿problemas?
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