Bootstrap kondenzátor v polovičnom mostíkovom riadiacom obvode

Integrované obvody - polovodičové budiče, ako napríklad IR2153 alebo IR2110, zahŕňajú začlenenie takzvaného bootstrapového (odpojeného) kondenzátora do nezávislého napájania do riadiaceho obvodu horného kľúča.

Kým je spodný kľúč otvorený a vedie prúd, kondenzátor bootstrapu je pripojený cez tento otvorený spodný kľúč k zápornej napájacej zbernici a v tomto okamihu môže prijímať náboj cez diódu bootstrapu priamo zo zdroja energie vodiča.

Keď je spodný kľúč zatvorený, dioda bootstrap prestane dodávať náboj kondenzátoru bootstrap, pretože kondenzátor je odpojený od zápornej zbernice v rovnakom okamihu a teraz môže fungovať ako plávajúci zdroj energie pre ovládací obvod brány horného polovičného mostíka.

Takéto riešenie je opodstatnené, pretože často potrebný výkon na správu kľúčov je relatívne malý a spotrebovanú energiu je možné jednoducho pravidelne doplňovať z napájacieho zdroja nízkeho napätia vodiča priamo počas prevádzky výkonovej jednotky. Pozoruhodným príkladom je výstup nízkofrekvenčnej fázy takmer akéhokoľvek nízkoenergetického meniča 12-220.

Pokiaľ ide o kapacitu bootstrapového kondenzátora, nemal by byť ani príliš veľký (mať čas na úplné nabitie v čase, keď je otvorený spodný kľúč), a nie príliš malý na to, aby sa nielen vybil na obvodových prvkoch v predstihu, ale mal by byť tiež schopný trvalo udržiavať dostatočné množstvo. nabíjanie bez viditeľného poklesu napätia, takže toto nabitie je viac ako dostatočné pre cyklus horného ovládania kľúča.

Preto sa pri výpočte minimálnej kapacity bootstrapového kondenzátora berú do úvahy nasledujúce významné parametre: veľkosť hradlového spínača Qg, aktuálna spotreba výstupného stupňa mikroobvodu v statickom režime Is a pokles napätia cez diódu Vbd bootstrapu.

Spotreba prúdu vo výstupnom stupni mikroobvodu sa môže merať s rezervou Is = 1 mA a pokles napätia cez diódu by sa mal brať rovný Vbd = 0,7 V. Pokiaľ ide o typ kondenzátora, musí to byť kondenzátor s minimálnym zvodovým prúdom, inak sa bude musieť brať do úvahy zvodový prúd kondenzátora. Tantalový kondenzátor sa dobre hodí pre úlohu zavádzača, pretože kondenzátory tohto typu majú najmenší zvodový prúd z iných elektrolytických náprotivkov.

Príklad výpočtu

Predpokladajme, že potrebujeme vybrať bootstrapový kondenzátor na napájanie horného ovládacieho obvodu polovice mostíka zostaveného na tranzistoroch IRF830 a pracujúceho na frekvencii 50 kHz a nabíjanie hradlového prepínača (riadiace napätie, berúc do úvahy pokles napätia cez diódu, bude pri tomto napätí 11,3 V). 30 nC (plné hradlové nabíjanie Qg je stanovené v údajovom liste).

Nechajte zvlnenie napätia na kondenzátore bootstrap neprekročiť dU = 10 mV. To znamená, že hlavnú prípustnú zmenu napätia kondenzátora bootstrap v jednom cykle prevádzky polo mostíka by mali priniesť dvaja hlavní spotrebitelia: samotný mikroobvod a ním riadená brána pólového poľa. Potom bude kondenzátor nabitý diódou.

Cyklus vývoja mikroobvodu trvá 1/50000 sekúnd, čo znamená, že pri spotrebe v statickom režime 1 mA sa náboj rozptýlený mikroobvodom bude rovnať

Q mikroobvody = 0,001 / 50000 = 20 nC.

Q brána = 30 nC.

Pri vracaní týchto poplatkov by sa napätie na kondenzátore nemalo meniť o viac ako 0,010 mV. potom:

SB * dU = Q mikroobvod + Q brána.

Reset = (obvody Q + Q brána) / dU.

Napríklad:

Cbt = 60 nl / 0,010 V = 6 000 nF = 6,0 uF.

Vyberáme kondenzátor s kapacitou 10 mikrofarad 16 V, tantal. Niektorí vývojári odporúčajú znásobiť minimálnu kapacitu kondenzátora 5-15.Pokiaľ ide o bootstrapovú diódu, musí to byť rýchlopôsobiaca a musí byť schopná odolať maximálnemu napätiu silovej časti polovičného mostíka ako spätnému toku.

Comments

[#1 yuyuyu]

Skontrolujte druh vodivosti tranzistorov, mali by byť naopak. porota