¿Cómo hacer coincidir el controlador de puerta con Power MOSFET?

La potencia requerida para impulsar los Mosfets es independiente de la potencia disipada por el controlador IR2110. En realidad, la capacidad del controlador no está completamente documentada. IR diseñó y documentó el chip para combinaciones específicas de transistores y resistencias. Dado que su transistor no figura en la lista, debe encontrar una forma alternativa de calcular la disipación de energía; o bien, necesita encontrar un gráfico (en la hoja de datos) que tenga un transistor con un Qg que no sea menor que el suyo y la misma resistencia. El problema con el segundo enfoque es que las hojas de datos asumen$T_A$es 25C a menos que se especifique lo contrario. No especifica en su problema cuál es la temperatura ambiente de la habitación, por lo que es imposible definir "correctamente" la capacidad.

Te daré una forma general de estimar el rendimiento.

Podemos estimar la resistencia de los Mosfets del controlador dentro del IR2110. Estas son la principal fuente de calor en ese chip. Solo nos preocupa el peor de los casos, que es cuando el chip se dañará y$T_J >= 125C$No veo datos para 150C, por lo que nuestra estimación máxima será de 125C.

El dato que necesitamos para estimar la resistencia es la corriente de cortocircuito.

La hoja de datos dice que la corriente de cortocircuito típica se encuentra en los gráficos 26 y 27. Esos muestran una corriente de cortocircuito "típica" y "mínima" de 1.5 a 2.0A en$T_J=125C$Necesitamos elegir el peor de los casos, que es la resistencia máxima (y generalmente la disipación de potencia máxima). Entonces, elegimos el valor de cortocircuito de 1,5 A y 15 V/1,5 A = 10 ohmios.

Por lo tanto, el peor de los casos significa que cuando compra un IR2110, obtiene el peor chip que fabrica el fabricante y tiene un mosfet de resistencia de 10 ohmios dentro del chip. Dado que especifica una resistencia de 10 ohmios en serie con el chip, su corriente de accionamiento máxima será de 15 voltios/20 ohmios = 0,75 A.

Por lo tanto, el circuito no le dará los 1,37 A que esperaba cuando está caliente. Le dará alrededor del 54% de lo que espera. Sin embargo, el tiempo de conmutación real del transistor es lo más importante.

Usted especificó 270 nC a 15 V para el controlador de puerta. El voltaje de meseta Mosfet se especifica en 4.7V. Esa meseta de voltaje es donde ocurre la mayor parte del evento de encendido de disipación de energía. Entonces, podemos estimar el tiempo de encendido como ( 15V - 4.7V ) / 20 Ohms * t = 270nC Por lo tanto t~=525nSec. El tiempo real puede ser un poco más largo, pero necesitaría ejecutar el problema a través de mi simulador de circuito no lineal para obtener un resultado preciso. Necesito mi propia pregunta (otro hilo) respondida antes de poder hacer eso. Entonces, daré una estimación cruda en su lugar.

Para estimar, encuentro la corriente promedio que carga el Mosfet; calcule la potencia disipada dentro de los FET de potencia IR2110; luego convertir eso a Joules.

270nC / 525ns = 0.514A (average).
10 Ohms * (0.514**2) = 2.64 Watts
2.65Watts * 525ns = 1.39u Joule for turn on.
( Turn off... is probably about the same. )

Por lo tanto, cada ciclo calentará el IR2110 en alrededor de 2,8 microjulios.

Dijiste que tu circuito funcionaría a 100 KHz. Dado que 10us es más grande que 525ns*2, estamos seguros de calcular la potencia en función de 2,8 microjulios/Hz. La energía disipada es de alrededor de 2.8e-6 * 100e3 = 0.28Watts. Doble eso para dos transistores.

Entonces, queremos saber cuánto aumento de temperatura causará esto en el chip: 0.56W * 75C/W = 42C

Estimaría un aumento de 42 ° C en la temperatura del chip IR2110 para impulsar sus dos mosfets a 100 KHz.

También va a haber calor debido a las partes que impulsan los mosfet dentro del IR2110... pero ese calentamiento casi siempre es mucho menos que una cuarta parte de la potencia disipada en los controladores mosfet. Entonces, agregaría otros 10C como un gran margen de seguridad, y un chip mal hecho aún no debería superar los 52C, en el peor de los casos.

Dado que calculé la resistencia a 125C, eso significa que diría que el chip debería hacer funcionar su mosfet de manera segura hasta 125-52 = 73 Celsius. Podría funcionar en un ambiente más cálido, pero no es seguro asumirlo.

Hay problemas menores con mi análisis, pero no hay una manera fácil de mejorar la estimación con los datos proporcionados en el IR2110. Es necesario tener en cuenta la no linealidad de la resistencia de los mosfets, pero sin un simulador, el proceso es propenso a errores. Entonces, la cifra que les estoy dando está "en el estadio de béisbol"