Controlador MOSFET de medio puente para 48V

No tiene ninguna banda muerta , por lo que un FET se apagará mientras que el otro se encenderá. El resultado será una gran corriente de 'disparo directo' durante las transiciones cuando ambos FET estén parcialmente encendidos.

Simulé su circuito en LTspice , usando FET con especificaciones de carga de puerta similares a las suyas. El resultado:-

El voltaje de la puerta (azul, verde) cambia con relativa lentitud debido a la corriente de accionamiento limitada disponible, particularmente durante el punto plano cuando el voltaje de drenaje está cambiando y el efecto Miller aumenta la capacitancia aparente de la puerta. Durante este tiempo, ambos FET están parcialmente encendidos y la corriente de drenaje (roja) aumenta hasta 180-200 A. Esta alta corriente calentará rápidamente los FET y los quemará, quizás violentamente si uno de ellos se queda corto.

El disparo directo se puede eliminar agregando un retraso al encendido de la puerta para que un FET esté completamente apagado antes de que comience a encenderse. Esto se puede hacer usando una resistencia en serie y un diodo en paralelo en el circuito de activación de la compuerta. La resistencia combinada con la capacitancia de la puerta aumenta el tiempo de carga, mientras que el diodo permite que se descargue a (casi) la velocidad normal.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Desafortunadamente, esta solución simple no funcionará correctamente en su diseño porque el Zener de 35 V obliga a que ambos controladores de puerta tengan la misma forma de onda, lo que va en contra de los circuitos de retardo de puerta. Puede agregar retrasos en las entradas digitales usando un circuito similar, o proporcionar relojes separados que tengan una banda muerta incorporada (una opción en muchas MCU con control de motor PWM).

Sin embargo, incluso si resuelve el problema del tiempo muerto, a 60 kHz, los tiempos de carga y descarga de la puerta son una proporción significativa del tiempo del ciclo PWM, lo que aumenta la pérdida de conmutación FET incluso sin disparar. Necesita un controlador que pueda suministrar más corriente para cargar las puertas FET más rápido y que tenga un tiempo muerto para igualar.

En lugar de tratar de desarrollar un circuito discreto, usaría un controlador IC de medio puente como el IR2103 . Está diseñado para usar todos los FET de canal N, que pueden ser más fáciles de obtener y más rentables. Estos controladores requieren un voltaje de suministro de 12-15 V, pero a una corriente relativamente baja que podría derivarse del suministro principal a través de un regulador lineal.

Un posible problema con el IR2103 es que la unidad de lado alto está ' arrancada ', por lo que requiere pulsos PWM continuos y no funcionará con una señal completa. Siempre que su reloj siempre tenga una relación PWM razonable, esto no debería ser un problema. Si necesita 0-100% PWM, elija un controlador que tenga una bomba de carga integrada.

Un circuito extremadamente pobre en general. Para modelarlo, realmente necesita incluir 1600 pf en cada uno de los transistores del controlador CE. Puntos a considerar:

1. Tiene muy poco espacio para la cabeza en su selección de FET de canal P VDD. Le sugiero que necesite al menos un FET de 60 V o superior.
2. Los tiempos de encendido son lentos porque cada controlador depende de la descarga de C(in) en el FET opuesto.
3. Está muy cerca de superar las clasificaciones V(BE) inversas de los transistores de su controlador.