Controlador MOSFET de lado alto

Estoy familiarizado con el circuito de arranque y su procedimiento de diseño. Los pasos implican:

a) Calcule el Qg del MOSFET en los Vgs que planea operar (por ejemplo, Vgs=15V, Qg=150nC). A continuación, averigüe la corriente consumida por el propio IC del controlador de puerta (por ejemplo, 3 mA). También conozca la frecuencia de la entrada PWM (fs=100kHz, ts=10us) y el ciclo de trabajo (D=90%, Ton=9us).

Entonces, la carga total requerida por la tapa de la correa del maletero. sería: 150n + (3m*9u) = 177nC

b) El siguiente paso consiste en calcular el valor de la capacitancia de la correa de arranque (CB), en función de UVLO. Digamos que no queremos que el voltaje caiga por debajo de 14V.

CB = 177n/(15-14) = 177nF

c) Finalmente, asegúrese de que el CB se reponga con 177nC de carga en 1us (es decir, D'*ts). Por lo tanto, la demanda actual de la fuente (la fuente que está conectada al diodo de arranque) es:

Yo = 177n/1u = 177mA

Ahora, como se muestra en la figura a continuación, también existe la opción de usar un convertidor DC-DC aislado en lugar del diodo de correa de arranque:

ingrese la descripción de la imagen aquí

La mayoría de los convertidores CC-CC SMD/SMT que he encontrado (lista de Mouser de convertidores CC/CC aislados) generalmente tienen una clasificación de 1W o 2W. Si tuviera que seleccionar uno que tenga un voltaje de salida de 15 V, obtendría una corriente de salida de aproximadamente 66 mA. Lo cual no es lo suficientemente bueno para los cálculos enumerados anteriormente. Por supuesto, en este caso, no hay escenario donde la tapa. C1 tiene que soportar toda la carga por sí mismo (ya que el convertidor CC-CC nunca se desconecta de la tapa, a diferencia de la topología de arranque)

Mi pregunta es:

1) Si se selecciona un convertidor DC-DC de 1W (es decir, Iout=66mA), y se selecciona el mismo MOSFET con Qg=150nC para operar a 100kHz, D=90%, ¿funcionará el circuito? (Además, no olvide que el controlador de puerta consume 3 mA)

El convertidor DC-DC puede suministrar un total de 66mA para todos los ts=10us, por lo que Q=66m*10u = 660nC. ¡Esto es más que suficiente! ¿Pero es tan sencillo?

2) Además, ¿cuáles son las restricciones de diseño en C1?

Sin revisar todo cuidadosamente, ha cometido algún tipo de error terrible. No debería necesitar 177 mA para su circuito de arranque. La mayor parte de la potencia suministrada se disiparía en la puerta del transistor. No puedo creer que necesite disipar varios vatios en la puerta del transistor solo para cambiar a 100 kHz.
La mayoría de las hojas de datos y notas de aplicación sugieren el cálculo que he mencionado (ON Semi, Silicon labs, etc.). Así suele ser el diseño. No creo que haya ningún "error terrible". Por cierto, no son 177mA de cont. corriente, sólo por un microsegundo.
Bueno, las corrientes de escala de microsegundos pueden ser suministradas por la tapa de salida del regulador. Solo asegúrese de que el límite de salida sea mucho más grande que el límite de arranque (digamos de 50x a 100x) y asegúrese de que la fuente de alimentación esté bien con un límite de ese tamaño. Entonces, la fuente de alimentación realmente solo tiene que suministrar la corriente promedio.
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Respuestas (1)

La forma de manejar esto, donde usa un suministro flotante para la unidad de lado alto, es dimensionar el suministro para la corriente promedio y asegurarse de que C1 sea mucho más grande que Cgs. Cuando el controlador enciende el FET, la fuente de alimentación no puede reaccionar lo suficientemente rápido para suministrar la corriente necesaria. Todo el cargo transferido a la puerta provendrá de C1 en un instante (probablemente mucho menos de 1 us que citó). El objetivo aquí es asegurarse de que la caída instantánea en C1 sea insignificante (digamos 1% o 5% de la salida del regulador). Eso significa que C1 debería ser algo así como 20x (5% de caída) a 100x (1% de caída) de Cgs.

Ahora, ¿cuál es la corriente promedio? Según su cálculo, si lo entiendo correctamente, la corriente promedio es 3mA * D + 150nC * 100kHz. Entonces eso es solo 18mA.

Lo único que debe verificar es que el suministro funcionará correctamente con el valor de C1 que ha elegido. La documentación debe especificar esto. Además, lo más probable es que el suministro tenga un condensador de salida incorporado. Entonces, en realidad, es posible que C1 no necesite ser tan grande. Pero si el suministro está conectado a la PCB mediante cables, me gustaría agregar C1 cerca del controlador de todos modos.

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