¿Cómo se agrega el voltaje del capacitor de arranque al voltaje de la fuente?

El siguiente diagrama de circuito es un mosfet de canal n de lado alto con arranque (mientras C1 se está descargando)

Dice que después de cargar el condensador de arranque:

El optoacoplador superior opt1 se enciende durante 1 s y el optoacoplador inferior Opt2 permanece APAGADO durante 1 s. El capacitor C1 ahora trata de mantener los 12 V a través de él y esto eleva el voltaje de la fuente a 12 V. Esto hace que el diodo D1 tenga polarización inversa ya que su voltaje de cátodo ahora es de 24 V para mantener los 12 V en el capacitor. El capacitor C1 ahora comienza a descargarse a través del optoacoplador superior Opt1 y la puerta del MOSFET Q1 desarrolla 24V.

PERO no puedo entender cómo se suman los 12 voltios de la fuente a los 12 voltios del capacitor cargado. Quiero decir, en el momento de la descarga, el condensador no está en serie con la fuente de 12 voltios. (me parece que el capacitor y la fuente están en paralelo a la puerta de mosfet)

Creo que la corriente se suma pero no el voltaje. ¿Cómo se agrega el voltaje de la fuente al voltaje del capacitor para convertirse en 24V?

fuente: https://www.engineersgarage.com/contributions/driving-high-side-mosfet-using-bootstrap-circuitry-part-17-17/ ingrese la descripción de la imagen aquí

El capacitor cargado ("grande") se comporta como una fuente de voltaje. Si VC = 12 V y al principio, cuando MOSFET enciende el voltaje de la fuente, por ejemplo, Vs = 1 V, por lo tanto, el voltaje en el cátodo D1 es 12 V + 1 V = 13 V, por lo que ahora el voltaje de la fuente es 13 V - Vgs = 10 V y el voltaje del cátodo D1 es 10V +12V = 22V
¿De dónde vienen los 10V?
¿Qué opto es OPT1? Si C1 fuera una batería, ¿entenderías el circuito?
es el de arriba
No estoy seguro si lo entendí bien: los 12 voltios del capacitor irán todos a Vgs mientras que los 12 voltios de la fuente principal irán a la resistencia de carga, así que en general es como si hubiera un voltaje de 24V en la puerta de MOSFET. (¿es esto correcto?)
¿Entiendes cómo funciona este circuito de arranque? ¿Por qué el LED verá 3V por un corto período de tiempo? electronics.stackexchange.com/questions/338838/…
@ G36 Una vez que toque el interruptor A, la batería y el capacitor estarán en serie, por lo que el voltaje sumará 3 V, ¿verdad? Pero en mi diagrama, C1 no estará en serie con el voltaje de la fuente cuando se descargue
Sí, pero estará en serie con la resistencia de carga.
@G36 ¿El condensador está en serie con la resistencia de carga cuando se descarga? Pensé que la carga del capacitor simplemente rodearía el bucle (flecha roja) y no alcanzaría la resistencia
Mire aquí i.stack.imgur.com/WhPwy.png En el momento t0, el voltaje de la puerta es Vcc = 12 V y el voltaje de la carga será VL = 12 V - Vgs = 12 V - 4 V = 8 V, pero como tenemos un capacitor cargado en paralelo con vs. El voltaje en el cátodo D1 saltará inmediatamente a Vc + VL = 12V + 8V = 20V y, al mismo tiempo, el voltaje de carga saltará de 8V a 12V y Vc+VL =24V
Bien, ahora lo entiendo. También creo que esto funcionará incluso si R4 no está allí, ya que toda la carga de C1 seguirá yendo a la fuente de puerta de MOSFET, ¿verdad?
R4 realmente no juega un papel en la fuente de arranque, está ahí para evitar un "encendido falso". Esta resistencia descarga cualquier carga que pueda acumularse en la puerta del mosfet (tiene una capacitancia parásita). Si la puerta se dejara flotando, OPT1 y OPT2 apagado/abierto y R4 desconectado, dada la baja fuga y la alta impedancia de la puerta del mosfet, podría desarrollarse una carga estática y hacer que el Mosfet se encienda "al azar".

Respuestas (2)

Los optoacopladores son solo sus interruptores de encendido y apagado.

Necesita un capacitor de arranque porque está tratando de conducir un Mosfet de canal N en el lado alto y, por lo tanto, necesitará un voltaje entre la puerta y la fuente del mosfet que sea mayor que su valor de umbral.

Cuando el mosfet está encendido, enviará 12 V a la carga y, por lo tanto, el nodo entre la fuente y la carga está a ~ 12 V, por lo que para mantener el mosfet encendido necesita un voltaje superior a 12 V.

Observe cómo el capacitor (terminal negativo) está en el nodo entre la carga y la fuente del mosfet.

  1. Cuando el mosfet está apagado, el optoacoplador inferior está encendido, el capacitor se cargará a 12 V aproximadamente a través de la carga y parcialmente a través del optoacoplador.

  2. Cuando enciendes el mosfet, se enciende el optoacoplador superior.

    a. el capacitor proporcionará un voltaje a la puerta con respecto a la fuente por encima del valor umbral.

    b. El mosfet se encenderá y el nodo en la fuente del mosfet subirá a ~12 voltios

    C. El voltaje entre la compuerta y la fuente del mosfet no cambiará porque lo proporciona el capacitor, pero si observara el voltaje referenciado a tierra, el voltaje aumentará independientemente de la caída de voltaje en la carga que proporcione como "compensación". Si mide el voltaje de la puerta con referencia a tierra, está midiendo dos cosas: Vgs + Vload. Para que el mosfet permanezca encendido, solo requiere que Vgs esté por encima de su valor de umbral, el capacitor proporciona esta fuente de voltaje "arrancable"/"flotante".

    d. Entonces con respecto a gnd, tendrá inicialmente un valor superior a 12V, idealmente 12V + 12V, que se descargará lentamente a través de las resistencias R3 y R4 y la corriente de fuga inversa del diodo. Si el cambio es rápido, ni siquiera notará ninguna descarga.

  3. Apaga el mosfet y el voltaje del nodo fuente del mosfet vuelve a bajar a Gnd y el capacitor de arranque se carga nuevamente, independientemente de la carga que haya perdido.

El ciclo se repite.

No estoy seguro de haberlo entendido bien: los 12 voltios del capacitor irán todos a Vgs mientras que los 12 voltios de la fuente irán a la resistencia de carga, por lo que en general es como si hubiera un voltaje de 24V en la puerta de MOSFET.
La clave es a dónde hace referencia el voltaje. Mosfet Vgs (diferencia de voltaje entre la puerta y la fuente del mosfet) no supera los 12V. El voltaje en la puerta del mosfet con referencia a Tierra será la caída de voltaje en su carga + el voltaje del capacitor. El voltaje en la fuente del Mosfet referenciado a tierra será ~0 cuando el mosfet esté apagado y ~12V cuando el mosfet esté encendido.

Esto es un poco de una simplificación. Cuando el interruptor está abierto (ignorando su resistencia de carga), el voltaje del drenaje a la fuente en Q1 es de 12 V, el voltaje en la fuente es más o menos 0. Ahora diga que cierra ese optoacoplador. Q1 requiere muy poca corriente para encenderse (solo lo suficiente para cargar la capacitancia de la puerta), por lo que la tapa se mantendrá bastante llena, es decir, todavía tiene 12V. Sin embargo, cuando el interruptor está cerrado, ese nodo de origen ahora está en 12Vish. Dado que la tapa todavía está cargada y hay 12 V en su lado "bajo", la tapa ahora está a 24 V de tierra.

No estoy seguro de haberlo entendido bien: los 12 voltios del capacitor irán todos a Vgs mientras que los 12 voltios de la fuente irán a la resistencia de carga, por lo que en general es como si hubiera un voltaje de 24V en la puerta de MOSFET.
No exactamente. Vuelva a dibujar su circuito sin el FET. Verás que la tapa se llenará hasta los 12V, ya está cargada. Cuando enciende ese FET, los 12 V de su fuente ahora están en la fuente del FET (justo en la resistencia de carga). Como la tapa no tenía dónde descargar, todavía está a 12V. ¡El voltaje de la tapa no cambia! Lo único que cambia es que ahora está "agregando" los 12 V de la fuente nuevamente. Sin embargo, me gusta la respuesta de @Andy alias. Piense en la tapa como una batería y tendrá más sentido.
¿Cómo se agrega el voltaje del capacitor de arranque al voltaje de la fuente?
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