Kysymys:
Bootstrap-piiri korkeapuoleiselle MOSFET-ohjaimelle
Dan Laks
2014-11-04 05:54:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Olen hyvin perehtynyt bootstrap-ohjainten toimintaan MOSFET-ohjain-IC: issä N-kanavan korkean puolen MOSFET-kytkimen vaihtamiseksi. Perustoiminnot on käsitelty tyhjentävästi tällä sivustolla ja muilla sivustoilla.

En ymmärrä itse korkean puolen ohjainpiiriä. Koska hyvä kuljettaja työntää ja vetää suuria määriä virtaa, on järkevää, että mikropiirissä on toinen transistoripari VH-nastan ajamiseksi korkealle tai matalalle. Useat tarkastelemani tietolomakkeet näyttävät osoittavan, että ne käyttävät P-kanava / N-kanava paria (tai PNP / NPN). Ottaen pois IC-sirun rakenteen luulen, että piiri näyttää tältä:

schematic

simuloi tätä piiriä - Kaavio luotu CircuitLab

Vaikuttaa siltä, ​​että olemme juuri esittäneet rekursio-ongelman. Olettaen, että "kelluvaksi" merkitty solmu voi olla mikä tahansa mielivaltaisesti korkea jännite, miten M3: ta ja M4: tä ajetaan, joka ei tarvitse vielä toista ohjainta kuljettajan ajamiseksi ( ja niin edelleen ja niin edelleen)? Tämä olettaa myös, että yläpuolista ohjainta ohjaa viime kädessä jonkinlainen logiikkatason signaali.

Toisin sanoen, kuinka mielivaltaisen korkea kelluva jännite on, kuinka M3: n työntövoima on M4 aktivoidaan logiikkatason signaalilla, joka on peräisin sirulta?

Selvennys : Kysymykseni on vain korkean puolen aktivointi push-pull bootstrap -asema loogisen tason signaalilla. Kun korkean puolen jännite on suhteellisen alhainen, tiedän, että tämä on triviaalia. Mutta heti kun jännitteet ylittävät transistoreiden tyypilliset Vds- ja Vgs-luokitukset, tämä on vaikeampi tehdä. Odotan jonkinlaisen eristyspiirin olevan mukana. Kysymykseni tarkalleen miltä piiri näyttää.

Ymmärrän, että jos M4 on P-kanavainen FET (tai PNP), muuta käynnistyspiiriä ei tarvita. Mutta minulla on vaikeuksia suunnitella piiri, joka tuottaa oikeat Vgs: t sekä M4: lle että M3: lle, kun ulkoisia transistoreita vaihdetaan edestakaisin.

Tässä on kuvakaappauksia kahdesta eri lomakkeesta, jotka osoittavat samanlaisen piirin kuin mitä piirrin yllä. Kumpikaan ei mene yksityiskohtiin "black-box" -ajuripiiristä.

MIC4102YM: stä:
enter image description here

Ja FAN7380:
enter image description here

Dan, koska kirjoitit, että olet tarkastellut useita taulukkoja, voisitko lähettää niihin linkit?Se antaisi mukavan kontekstin.
Toki, päivitän kysymyksen joillakin löydetyillä esimerkeillä.
Dan, aiemmin [tässä vastauksessa] (http://electronics.stackexchange.com/a/58858/7036). Olen yksityiskohtaisesti havainnut käynnistysvaiheen porttiohjaimen kuten FAN7380.
Nick, löysin oikeastaan vastauksen aiemmin ennen kysymykseni lähettämistä (vaikka tosiasia, että käytin samaa kuvaa FAN7380-lomakkeesta, on sattumaa).Olen melko tyytyväinen käyttämään ohjain-IC: tä bootstrap-portti-asemalla.Erityinen kysymys, jonka kysyn, on miltä porttiohjauspiiri todella näyttää.Ruutu, joka on merkitty kuvassa vain "ohjaimeksi".Pohjimmiltaan tarkkoja yksityiskohtia vastauksesi vaiheeseen 4 aikaisempaan kysymykseen.
Ohjainkotelon sisäpuoli voi olla push-pull-pari BJT: itä [tuollainen] (http://i.stack.imgur.com/BJtRt.png) (alun perin [tästä säikeestä] (http: // elektroniikka.stackexchange.com/q/74465/7036)).Yksi pari voi ajaa N-kanavaa M3.Toinen pari voi ajaa P-kanavaa M4, koska se ei vaadi lähteen yläpuolella olevaa syöttökiskoa.Ei ole harvinaista, että porttiohjaimessa on useita vaiheita.
Aivan, push-pull-pari on se, mitä ajattelin kysymyksessäni.Minulta puuttuu silti jotain.Kuinka työntövetolaite aktivoituu mielivaltaisesti korkeille kelluville jännitteille?Se on kysymykseni ydin, luulen.
Jatkakaamme [jatka tätä keskustelua chatissa] (http://chat.stackexchange.com/rooms/18384/discussion-between-nick-alexeev-and-dan-laks).
Kaksi vastused:
hkBattousai
2014-11-04 16:30:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

schematic

simuloi tätä virtapiiriä - Kaavio luotu käyttämällä CircuitLab

Huomaa 1: Syöttöjännitteet ovat vain \ $ V_ {cc} \ $ ja \ $ V_ \ text {korkea jännite} \ $ . Et käytä mitään solmussa \ $ V_ {BS} \ $ . Se on tarkoitettu vain esittämiseen.
Huomautus 2: Huomaa, että on olemassa kahdenlaisia ​​syitä. Näitä kenttiä ei saa yhdistää suoraan toisiinsa.

MOSFET on ajettava portin ja lähdeliittimien välillä. Koska korkean puolen MOSFETin lähdeliittimen jännite kelluu, tarvitset erillisen jännitesyötön (VBS: \ $ V_ text {Boot Strap} \ $ ) portin käyttöpiiri.

Alla olevassa kaaviossa VCC on muun piirin jännitelähde. Kun MOSFET on pois päältä, tavaratilan hihnan piiri on kytketty piirin maahan, joten C1 ja C2 latautuvat Vcc: n tasoon saakka. Kun tulosignaali saapuu MOSFETin kytkemiseksi päälle, portin käyttöpiirin maa nousee MOSFETin tyhjennysjännitteeseen. D1-diodi estää tämän korkean jännitteen, joten C1 ja C2 syöttävät käyttöpiirin käynnistyksen aikana. Kun MOSFET on jälleen pois päältä, C1 ja C2 täydentävät kadonneita varauksiaan VCC: ltä.

Suunnitteluperusteet:

  • RB on valittava mahdollisimman matalaksi, mikä ei vahingoita D1: tä. .
  • C2: n kapasiteetti on valittava riittävän suureksi ajo-piirin syöttämiseksi pisimpään käyttöaikaan.
  • D1: n käänteisen jännitteen on oltava \ $ V_ \ text {High Voltage} - V_ \ text {CC} \ $ .

Tulosignaalin on oltava eristetty käynnistyshihnapiiristä. Joitakin mahdollisia eristimiä ovat:

Optoeristin

enter image description here

Optoerotin on yksinkertaisin eristystapa. Ne ovat erittäin halpoja muihin menetelmiin verrattuna. Halvimpien levitysviive on 3 \ $ \ mu \ $ s. Ne, joilla on alle 1 \ $ \ mu \ $ -viive, ovat kuitenkin yhtä kalliita kuin eristetyt porttiohjaimet.

Pulssimuuntaja

enter image description here

Pulssimuuntaja on avaruudellinen muuntaja suorakulmaisten pulssien siirtämiseen. Niillä on vähemmän kierroksia, jotta vältetään loiskapasitanssi ja induktanssi ja suuremmat ytimet kompensoimaan induktanssin menetystä pienentyneiden kierrosten lukumäärän vuoksi. Ne ovat paljon nopeampi kuin optoerottimet. Viivästysajat ovat yleensä alle 100ns. Yllä oleva kuva on vain havainnollistava. Käytännössä niiden tarjoama virta ei riitä ajamaan MOSFETiä nopeasti; joten he tarvitsevat käytännössä lisäpiirejä.

Eristetty porttiohjain

enter image description here

Eristetty porttiohjaus on suhteellisen uusi tekniikka. Kaikki porttikäytön monimutkaisuus on koteloitu yhteen siruun. Ne ovat yhtä nopeita kuin pulssimuuntajat, mutta ne voivat kuitenkin tuottaa muutaman ampeerin huippuhilkkavirtaa. Jotkut tuotteet sisältävät myös sirulla eristettyjä DC-DC-muuntimia, joten ne eivät edes tarvitse käynnistysvanteita. Kaikista näistä superominaisuuksista tulee kuitenkin kustannuksia.

hkBattousai, kiitos kun kirjoitit vastauksen kirjoittamiseen.Jos laajennat kolme viimeistä luettelomerkkiä (jotka vastaavat kysymykseeni) ja poistat yksityiskohdat bootstrap-ohjainten perusteista (jotka mainitsen kysymykseni ensimmäisessä kappaleessa, jonka olen jo tuntenut), voitminulla on +1.Optoeristinpiiri on loistava, ja toivoin saavan vastauksia, jotka keskittyvät kokonaan ohjaimen kyseiseen osaan sen sijaan, että yleiset perustiedot käynnistysnauhojen toiminnasta.
Mielestäni meidän ei pitäisi poistaa yksityiskohtia kengänvanteesta.Muut käyttäjät voivat hyötyä siitä.
Olen kunnossa siinä, kunhan vastaus keskittyy nyt lähinnä tiettyyn kysymykseen (kuten nyt on).Kiitos ja +1.
Hei, viimeinen antamasi kuva on hyvin samanlainen kuin ADuM3220-porttiohjaimen kaavio.Kysymykseni on, jos tämä vaatii käynnistyspainiketta korkean sivun MOSFETin virran saamiseksi?JOS ei, onko sinulla esimerkkiä tuotteesta, jossa on sirulla eristetty tasavirta-muunnin?Kiitos
@Rrz0 [tässä taulukossa] (http://www.analog.com/en/parametricsearch/11102) rivillä luetellun tuotteen kohdalla, jos merkkijono sarakkeessa "Isopower Enabled" on "Kyllä", niin se onsisäinen DC-DC-virtalähde.
diverger
2014-11-04 15:33:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hm, IC: llä on sisäinen "tasonsiirtopiiri".

enter image description here

Ja tasonsiirtopiiri saattaa olla tällainen, tämä on samanlainen kuin FAN7380:

enter image description here

kaksi NMOS ennen pulssisuodatinta on suhteessa todelliseen maahan ja erosignaalin, jonka se ohjasi pulssisuodattimeen. Pulssisuodattimen jälkeen maa kelluu \ $ V_ {SRC} \ $ ja tarvike on \ $ V_ {BST} \ $.

Ja alla on IR2110: n lohkokaavio (From International Rectifier AN978- b):

enter image description here

Kyllä, siruilla on jonkinlainen tasonvaihtaja.Se, miten se toteuttaa tasosiirtimen * mielivaltaisesti suurelle jännitteelle *, on kysymys, jonka kysyn.
Olen muokannut kysymystäni lisäämällä ylimääräinen kappale selventämään.


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...