Voltaje de suministro para controlador MOSFET en regulador PWM de alto voltaje (110v)

Estoy diseñando un control de velocidad PWM para un motor de CC de 110 V. Dado que es de 110v, lo alimentaré desde un puente rectificador conectado a la red eléctrica, con MOSFET en el lado bajo para la conmutación.

Para conducir MOSFET, planeo usar un controlador dedicado (aunque no importa para la pregunta que tengo, así que supongamos que conduzco la puerta directamente desde los esquemas de bajo voltaje).

Para el lado de bajo voltaje (microcontrolador/lógica), quiero usar un cargador de pared típico, que es una fuente de alimentación conmutada, según tengo entendido.

La parte complicada aquí es que el voltaje de suministro del controlador (o voltaje de la puerta) deberá aplicarse en relación con la "tierra de alimentación" ("-" del puente rectificador / fuente MOSFET). Esto significa que "-" de la fuente de alimentación conmutada de 12 V se conectará al "-" del puente rectificador. Si la fuente de alimentación de 12v fuera una fuente de alimentación basada en un transformador, no sería un problema ya que la parte de 12v se habría aislado de la red eléctrica y conectar dos tierras estaría bien.

Sin embargo, de alguna manera creo que conectar estas dos tierras en caso de que la fuente de alimentación conmutada proporcione 12v daría como resultado un cortocircuito, ya que, según tengo entendido, no habrá aislamiento galvánico entre 12v y 110v DC (salida del puente rectificador).

Entonces, la primera pregunta, si estoy entendiendo el problema correctamente.

La segunda pregunta es, ¿qué opciones tengo para suministrar energía para el controlador de puerta/puerta MOSFET? Puedo aislar la parte lógica usando un aislador óptico, pero aún necesitaría una fuente de alimentación de bajo voltaje para el controlador/puerta.

Me parece que la opción simple (sin usar transformadores) sería usar una fuente de alimentación resistiva / capacitiva conectada al puente rectificador. Aunque el controlador debería poder proporcionar una corriente relativamente alta a la puerta (digamos, 5A), según tengo entendido, lo que importa es cuánta carga se transfiere realmente. Asumiendo Qgs = 150nC y una frecuencia de conmutación de 20kHz, sería Qgs*F por segundo, lo que da Isuministro = Qgs * F ~= 150nC * 20kHz = 3mA. Lo que significa que una fuente de alimentación resistiva que proporcione 50 mA sería suficiente. 50mA con una caída de 100v darían 5W de energía quemada, lo cual está bien.

Entonces, la tercera pregunta, ¿tengo razón en estos cálculos?

Aquí está el esquema, pero no hay mucho que dibujar. Omití todos los demás componentes (como amortiguadores, etc.). La caja en la parte inferior es fuente de alimentación conmutada. L1 es motor. Imagine que quiero abrir MOSFET aplicando 12v a la fuente de la puerta. Tengo entendido que no puedo simplemente conectar dos terrenos y conectar 12V a Vg; esto resultaría en resumen.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

PD: creo que me equivoco con respecto a la fuente de alimentación conmutada. Parece que algunos de ellos (¿la mayoría de ellos?) están realmente aislados. Lo que significa que debería poder usarlo para el circuito de conducción MOSFET.

Agregue un esquema.
Te das cuenta de que el voltaje rectificado será más alto que el voltaje RMS, y que un sistema no aislado será más peligroso para trabajar, ¿verdad?
Sí, espero que DC sea 110*sqrt(2). Sí, me doy cuenta de que sería peligroso. Aunque todavía es 2 veces menos voltaje que en el país de donde vengo :)

Respuestas (1)

TI ofrece algunos controladores de puerta de aislamiento que le permiten hacer exactamente esto, sin destruirse a sí mismo ni a los otros circuitos.

Además, tenga cuidado con las distancias mínimas para este tipo de circuitos.