¿Es seguro "recargar" los condensadores de arranque con una bomba de carga?

Este documento de TI describe un método para permitir el uso de MOSFET de canal N con arranque en ciclos de trabajo altos, al mantener el condensador de arranque "rellenado" con una bomba de carga externa, separada del IC del controlador de compuerta.

Mi pregunta es: ¿no representaría esto un riesgo de exceder la clasificación Vgs del MOSFET? Por ejemplo, supongamos que el voltaje máximo de la fuente de la puerta en un FET es de 16 V y se usa como un interruptor de lado alto en una carga de 12 V. Su IC de controlador de puerta promedio duplicará (aproximadamente) los 12 V a 24 V, lo que lleva a un Vgs de 12, dentro de la clasificación de FET. Digamos que uno ahora conecta un duplicador de voltaje de funcionamiento constante al lado alto del capacitor de arranque. Ahora, en lugar de que el mecanismo de arranque duplique los 12 V, duplicará los 24 V provenientes del duplicador externo, lo que generará un Vgs de 36 V.

¿Es este el caso, o estoy malinterpretando algo? ¿Hay una manera fácil de mitigar esto? Lo único en lo que puedo pensar es en desactivar la bomba de carga siempre que (probablemente un poco antes) se apague el interruptor del lado alto, lo que suena como un dolor.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

(Tenga en cuenta que el controlador de puerta con el que estoy trabajando tiene el diodo de arranque incorporado, por lo tanto, su ausencia forma parte del esquema)

Si ayuda, aquí están las partes específicas que espero usar:

(Sí, esto es para un puente H, no solo para un interruptor de lado alto. Solo estoy confundido acerca de la parte de arranque).

Otra posible solución en la que pensé es desconectar C1 de la fuente de M1 y confiar solo en la bomba de carga para suministrar el voltaje. Pero luego pierdo la ventaja del impulso de corriente pico alto del IC del controlador de puerta para cargar rápidamente la puerta, ¿verdad? Además, no sé si el circuito interno del IC depende de que esté conectado.
Parece que no puedo editar mi comentario. Quise decir desconectar C1 de la fuente de M1 y en su lugar conectarlo a tierra.
¿eh? no exactamente. La duplicación funciona agregando 12 V a través de C1 a V+ (a través del diodo interno que se ve en la Fig. 4 de la hoja de datos MIC4606). Con la bomba de carga a 24 V, agregaría 12 V de C1 a 24 V, para un total de 36 V, 24 V Vgs (pérdidas negativas).

Respuestas (2)

Un poco de limpieza: el controlador de la bomba de carga que encontró (LM2767) solo es bueno hasta un VCC de 12V. Hice una búsqueda rápida y no pude encontrar uno que funcionara. Pero ese es un detalle menor, pasaré a su pregunta principal, suponiendo que pueda generar esos 24 VCC.

Si tiene 24 V disponibles según lo dibujado, el controlador de puerta y el MOSFET de máxima potencia estarán en una carrera para ver cuál explota primero. Su puerta está clasificada para 20 V y su controlador de puerta está clasificado para 16 V, lo que significa que la primera vez que se apaga el dispositivo del lado alto, el controlador de puerta explotará. Si el controlador de la puerta no sopla, entonces la puerta lo hará tan pronto como el controlador de la puerta ponga los 24 V completos en la puerta.

La primera pregunta que le hago es "¿Está realmente seguro de que necesita un impulso para su condensador de arranque?" Al observar los MOSFET, no ve una disminución significativa en Rds (encendido) por encima de 7 V, así que veamos cuánto tiempo lleva pasar de su voltaje de arranque completamente cargado a 7 V (y puede calcular para más bajo según sea necesario). Según la hoja de datos del controlador de la puerta, la corriente de reposo es de 35 µA a 12 V nominales, lo que da como resultado 35 m A = C 5 V t o norte o t o norte = C 5 V 35 m A que sale a unos 142 ms por 1 µF de capacitancia. Si mantiene el voltaje alto durante un largo período de tiempo (varios segundos), entonces es necesario un refuerzo.

Dado que solo necesita un poco de corriente, es posible que pueda colocar una resistencia (por ejemplo, 100 kΩ) en serie con su fuente de 24 V y un diodo zener de 12 V en su FET de lado alto.

Otra opción es tener un PNP de lado alto configurado para encenderse cuando su salida es alta.

Otra opción puede ser tener un convertidor elevador pequeño (bomba de carga o inductor) que se activa cuando la salida es alta.

La manera fácil de "manejarse" este problema es obtener un convertidor DC-DC aislado para proporcionar una fuente de lado alto dedicada, aunque esa también es la opción más costosa.

No estoy tratando de reducir Rds(on). Estoy tratando de hacer que el MOSFET del lado alto permanezca encendido indefinidamente (o para ciclos de trabajo altos), por lo que necesitaré algún tipo de mecanismo de "bombeo" externo para mantener cargado el capacitor de arranque en ese caso.
leyendo tu respuesta con más cuidado ahora. No sabía que los condensadores de arranque podían durar tanto. Tenía la esperanza de poder habilitar el interruptor del lado alto indefinidamente, pero tener que pulsar brevemente cada 100 ms es definitivamente aceptable en mi aplicación. ¡gracias!
@ dn3s Con respecto a la reducción de Rds (encendido), eso fue solo una suposición hecha para elegir una caída de voltaje aceptable en el capacitor de la unidad de compuerta. No puede exagerar demasiado con la capacitancia, definitivamente necesita un buen capacitor (por ejemplo, de cerámica) para su arranque.
bueno saber. Puedo ser un poco descuidado con estos cálculos, ¿entonces debería decir que 10uF es seguro?
@ dn3s Parece razonable durante aproximadamente 1 segundo. Debería poder obtener tapas de cerámica de 10 µF a 25 V con bastante facilidad

La nota de aplicación de TI aborda el problema de que los circuitos de arranque "autobombeados" tienen un límite superior para el ciclo de trabajo, porque el condensador de arranque del lado alto necesita tiempo para recargarse. Por lo tanto, se agrega una bomba de carga separada, que se hace cargo del circuito de arranque.

ingrese la descripción de la imagen aquí(también fig.4 en la nota de la aplicación )

La preocupación por exceder la clasificación de voltaje para V GS es una preocupación válida. La puerta del MOSFET puede ver el voltaje de la bomba de carga cuando D < 1. Tenga en cuenta que el duplicador de la bomba de carga en la nota de la aplicación recibe alimentación de la salida de +3,3 V, por lo que genera un voltaje modesto.

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