Circuito de arranque para controlador MOSFET de lado alto

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Circuito de arranque para controlador MOSFET de lado alto

Física
oreja
puerta de entrada
controlador mosfet

dan laks

Estoy muy familiarizado con el funcionamiento de los controladores de arranque en los circuitos integrados de controladores MOSFET para cambiar un MOSFET de lado alto de canal N. La operación básica se cubre exhaustivamente en este sitio y otros.

Lo que no entiendo es el propio circuito del controlador del lado alto. Dado que un buen controlador empuja y extrae grandes cantidades de corriente, tiene sentido que exista otro par de transistores dentro del IC para impulsar el pin VH alto o bajo. Varias hojas de datos que he visto parecen indicar que usan un par de canal P/canal N (o PNP/NPN). Quitando la construcción del chip IC, me imagino que el circuito se parece a esto:

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Parece que acabamos de introducir un problema de recursión. Suponiendo que el nodo marcado como "flotante" puede tener un voltaje arbitrariamente alto, ¿cómo se controlan M3 y M4 que no necesitan otro controlador para controlar el controlador ( y así sucesivamente )? Esto también supone que el controlador del lado alto está controlado en última instancia por una señal de nivel lógico de algún tipo.

En otras palabras, dado un voltaje flotante arbitrariamente alto, ¿cómo se activa la unidad de contrafase de M3 y M4 mediante una señal de nivel lógico que se origina fuera del chip?

Punto de aclaración : la pregunta específica que estoy haciendo solo tiene que ver con la activación de la unidad de arranque push-pull de lado alto con una señal de nivel lógico. Cuando el voltaje del lado alto es relativamente bajo, reconozco que esto es trivial. Pero tan pronto como los voltajes exceden las clasificaciones típicas de Vds y Vgs en los transistores, esto se vuelve más difícil de hacer. Yo esperaría que algún tipo de circuito de aislamiento estuviera involucrado. Exactamente cómo se ve ese circuito es mi pregunta.

Reconozco que si M4 es un FET de canal P (o PNP), no es necesario otro circuito de arranque. Pero tengo problemas para concebir un circuito que genere los Vg adecuados para M4 y M3, ya que los transistores externos se cambian de un lado a otro.

Aquí hay capturas de pantalla de dos hojas de datos diferentes que muestran un circuito similar al que dibujé arriba. Tampoco entre en detalles sobre el circuito del controlador de "caja negra".

Desde el MIC4102YM :
ingrese la descripción de la imagen aquí

Y el FAN7380 :
ingrese la descripción de la imagen aquí

Nick Alexeev

Dan, ya que escribió que ha mirado varias hojas de datos, ¿podría publicar los enlaces a ellas? Eso proporcionaría un buen contexto.

dan laks

Claro, actualizaré la pregunta con algunos ejemplos que encontré.

Nick Alexeev

Dan, anteriormente en esta respuesta detallé el funcionamiento de un controlador de puerta de arranque como FAN7380.

dan laks

Nick, en realidad encontré esa respuesta antes de publicar mi pregunta (aunque el hecho de que usé la misma imagen de la hoja de datos FAN7380 es una coincidencia). Me siento bastante cómodo con el uso de un controlador IC con una unidad de puerta de arranque. La pregunta específica que estoy haciendo es cómo se ve realmente el circuito de accionamiento de la puerta. El cuadro marcado como solo "conductor" en la imagen. Básicamente, detalles específicos sobre el paso 4 de su respuesta a esa pregunta anterior.

Nick Alexeev

El interior de la caja del controlador podría ser un par de BJT push-pull como ese (originalmente de este hilo ). Un par puede conducir el canal N M3. Otro par puede impulsar un M4 de canal P, porque no requiere un riel de suministro que se extienda por encima de su fuente. No es raro tener varias etapas dentro del controlador de puerta.

dan laks

Correcto, el par push-pull es lo que calculé en mi pregunta. Aunque todavía me falta algo. ¿Cómo se activa el accionamiento push-pull para voltajes flotantes arbitrariamente altos? Ese es el quid de mi pregunta, supongo.

Nick Alexeev

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Respuestas (2)

Circuito de arranque para controlador MOSFET de lado alto

Dan, ya que escribió que ha mirado varias hojas de datos, ¿podría publicar los enlaces a ellas? Eso proporcionaría un buen contexto.
Claro, actualizaré la pregunta con algunos ejemplos que encontré.
Dan, anteriormente en esta respuesta detallé el funcionamiento de un controlador de puerta de arranque como FAN7380.
Nick, en realidad encontré esa respuesta antes de publicar mi pregunta (aunque el hecho de que usé la misma imagen de la hoja de datos FAN7380 es una coincidencia). Me siento bastante cómodo con el uso de un controlador IC con una unidad de puerta de arranque. La pregunta específica que estoy haciendo es cómo se ve realmente el circuito de accionamiento de la puerta. El cuadro marcado como solo "conductor" en la imagen. Básicamente, detalles específicos sobre el paso 4 de su respuesta a esa pregunta anterior.
El interior de la caja del controlador podría ser un par de BJT push-pull como ese (originalmente de este hilo ). Un par puede conducir el canal N M3. Otro par puede impulsar un M4 de canal P, porque no requiere un riel de suministro que se extienda por encima de su fuente. No es raro tener varias etapas dentro del controlador de puerta.
Correcto, el par push-pull es lo que calculé en mi pregunta. Aunque todavía me falta algo. ¿Cómo se activa el accionamiento push-pull para voltajes flotantes arbitrariamente altos? Ese es el quid de mi pregunta, supongo.

hkbattusai · Answer 1

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Nota 1: Los voltajes de entrada son solo $V_{cc}$ y $V_\text{High Voltage}$ . No aplicas nada en el $V_{BS}$ nodo. Es solo para representación.
Nota 2: Tenga en cuenta que hay dos tipos diferentes de motivos. Esos terrenos no deben estar conectados directamente entre sí.

Debe conducir el MOSFET entre sus terminales de puerta y fuente. Dado que el voltaje del terminal de origen de un MOSFET de lado alto estará flotando, necesita un suministro de voltaje separado (VBS: $V_\text{Boot Strap}$ ) para el circuito de accionamiento de la compuerta.

En el siguiente esquema, VCC es la fuente de voltaje del resto del circuito. Cuando el MOSFET está apagado, la tierra del circuito de la correa de arranque está conectada a la tierra del circuito, por lo que C1 y C2 se cargan hasta el nivel de Vcc. Cuando llega la señal de entrada para encender el MOSFET, la tierra del circuito de activación de la compuerta se eleva hasta el voltaje de drenaje del MOSFET. El diodo D1 bloqueará este alto voltaje, por lo que C1 y C2 alimentarán el circuito de conducción durante el tiempo de encendido. Una vez que el MOSFET se apaga nuevamente, C1 y C2 reponen sus cargas perdidas de VCC.

Criterio de diseño:

RB debe elegirse lo más bajo posible que no dañe a D1.
La capacidad de C2 debe elegirse lo suficiente para alimentar el circuito de conducción durante el mayor tiempo posible.
La clasificación de voltaje inverso de D1 debe estar por encima $V_\text{High Voltage} - V_\text{CC}$ .

La señal de entrada debe estar aislada del circuito de arranque. Algunos posibles aisladores son: