[serega_sh____ 2]

Поискал по форуму и нечего не смог придумать. Помогите пожалуйста не специалисту в данной области.

Задача:

Необходимо сделать коммутатор питания. Vcc_мах =47В (пусть будет не более 60В) Vcc_min = 8V. Ток не более 3А. Время включения/выключения (общее, от прихода команды, до выхода в рабочий режим) не более 1мкС, при ёмкости нагрузки 1нФ. Не ограничено время работы во включенном состоянии. Управление при помощи логического уровня (on/off). Желательно чтоб всё было в керамике.

 

Что я напридумывал:

1. Решение от Intersil HIP2100 + IRFR120(или подобные). Но меня смущает "Bootstrap supply", и его "External bootstrap capacitor" особенно при первом включении и при долгой непрерывной работе.

2. Решение от National LM5113 + EPA2001. Вопросы те же, но в добавок возможно будет проблемма с Vgs_max_GaN, при дополнении схемы различными опциями (защита от КЗ например).

 

3. Как Вы посоветуете бороться со сквозными токами каскадов при переключении, минимальная сложность. Пока на ум приходит только при помощи диодов и разных RC-цепей заряда и разряда.

[xvr 12]

P канальный MOSFET + npn биполярник (+ стабилитрон и резистор)

 

[Plain 226]

Задача решается любым подходящим NMOS, верхним драйвером и помповым инвертором — например, SI4486, FAN73711 и TC7660.

 

Инвертор подключается к плавающему питанию драйвера.

 

Соответственно, понадобится не один, а два бутстрепных диода — первый подкачивает положительное питание как обычно, с нижней буферной ёмкости, а второй зеркально к первому подкачивает отрицательное питание (выход помпы) с верхней буферной ёмкости.

 

Поскольку помповый инвертор является обратимым (двунаправленным) преобразователем, на обеих кондесаторах всегда будут номинальные и равные друг другу напряжения, в каком бы из двух состояний ни был ключ.

 

Верхнюю буферную ёмкость можно подзаряжать (тянуть к "земле") например, источником тока на любом подходящем по диапазону линейном стабилизаторе или просто резистором.

 

Ещё один момент — у помпы предел по питанию 12 В, а драйвер начинает работать при 10 В, так что надо об этом позаботиться — например, шунтовым стабилизатором из семейства xx431.

[zheka 1]

Можно вопрос? А для чего биполярник и драйвера?

Это из-за мощности и напряжения?

Если коммутировать питание - 5 вольт и 1 Ампер, неужели не будет работать с одним лишь полевиком?

[serega_sh____ 2]

Я похоже не правильно задал вопрос. Поэтому уточняюсь.

P канальный MOSFET + npn биполярник (+ стабилитрон и резистор)

Т.е. Вы предлагаете вот такое решение?

Коммутатор питания у которого вместо Q1 биполярный транзистор

Стабилитрон, чтоб защитить Затвор Q2. Резистивный делитель (S_Q2 - резистор R1 - Gate_Q2 - резистор R2 - эмитер_Q1) для ограничения тока и задания напряжения GS_Q2.

Я всё правильно понял?

 

Я просто немного запариваюсь, на ограничение времени включения/отключения и КПД. Взял для примера типовой транзистор IRFR9120 (Vds=-100V, Rds=0.48Ohm, Cgs~350pF)

1. КПД в моём устройстве имеет ключевое значение.

2. Ёмкость затвора Q2 примерно 0,2нФ, Постоянная времени на цепочку СgQ2-R2 не более 50...100нС (при 10 кратном запасе) значит резистор R2 не может быть больше 500 Ом, а при 50вольтах напряжения питания в открытом состоянии, ток потребления становится очень большой.

3. Так же, было бы не плохо увеличить ёмкость нагрузки, т.к. 1нФ это минимально возможная ёмкость конденсаторов по питанию, что при 0,5Омах у Q2 тоже становится критичной.

Выводы- т.е. по моим прикидкам, мне бы меньшее время включения, и меньшее сопротивление открытого канала, вот я и выбрал драйверы от National и Intersil.

 

А как быть с ограничением времени вЫключения? Для ускорения разрядки конденсаторов при выключении, поставить на эмиттер Q1 - затвор N-канального MOSFET?

 

 

HIP2100

и

LM5113

Это помповые инверторы? Как бы мне быть уверенным, что напряжение питания верхнего выходного драйвера не пропадет. Boot конденсатор под заряжается от внутреннего генератора или от импульсов при переключении.

[xvr 12]

Я всё правильно понял?

Да

 

2. Ёмкость затвора Q2 примерно 0,2нФ, Постоянная времени на цепочку СgQ2-R2 не более 50...100нС (при 10 кратном запасе) значит резистор R2 не может быть больше 500 Ом, а при 50вольтах напряжения питания в открытом состоянии, ток потребления становится очень большой.

Да, это будет проблема. Можно сделать плавающий источник (относительно + комутируемого напряжения)

 

А как быть с ограничением времени вЫключения?

Тут тоже можно что то придумать :rolleyes:

 

Это помповые инверторы?

Да.

Как бы мне быть уверенным, что напряжение питания верхнего выходного драйвера не пропадет.

Никак :crying:

 

Boot конденсатор под заряжается от внутреннего генератора или от импульсов при переключении.

Последнее. В DS все очень хорошо видно.

 

Практически все hi-side драйверы расчитанны на то, что они будут регулярно включаться и выключаться. В статике (т.е. включили и работаем) они не работают. А если надо, что бы работали, им можно подать внешнее плавающее питание (вместо bootstrap'ного диода и конденсатора)

 

 

[serega_sh____ 2]

Задача решается любым подходящим NMOS, верхним драйвером и помповым инвертором

Спасибо за дельный совет. Реально помогли.

Но, чего то такое решение получается очень нагорожено/наворочено. А есть ещё какие нибудь простые варианты для моей задачи? Может я чего нибудь упустил?

 

p.s.

Решения:

1. P канальный MOSFET + npn биполярник - (Времена на грани, низкое КПД на высоких напряжениях)

2. NMOS, верхний драйвер и помповый инвертор - (навороченость схемы, сложность)

[Plain 226]

Причина кажущегося в том, что сама задача-то изначально выглядит сомнительно, вплоть до того, что Вы пытаетесь сделать внешний ключ для какого-то готового БП.

[serega_sh____ 2]

Причина кажущегося в том, что сама задача-то изначально выглядит сомнительно, вплоть до того, что Вы пытаетесь сделать внешний ключ для какого-то готового БП.

 

Я задавал вопрос в аналоговой технике, но модератор переместил меня в эту ветку. Всё правильно, т.к. я не имею опыта в данном разделе электроники.

А ТЗ на мой блок примерно так и звучит как я описал. Блок аналоговый, но сильно потребляющий, а в добавок для автомобильного применения. (не блок питания, чуток посложнее).

Ко мне приходит команда "Будь готов" + 1мкС + и блок должен быть готов. т.е. Надо быстро включить сильно потребляющую часть (<50В, <3А). Потом приходит команда "Сон" + n-цать микросекунд + и блок должен уснуть. Работа этого блока может мешать другим частям системы, поэтому все так строго.

Помимо высоковольтной части в моём блоке есть и низковольтная сильно потребляющая часть, поэтому я и задал нижнюю границу по напряжению.

Хочется, чтоб данная конструкция была попроще и универсальной. Ограничений по цене пока нет. :rolleyes:

[Plain 226]

Ну хорошо. Вы просто сравните по доступности и размеру корпуса требуемый PMOS с NMOS.

 

А в предложенной конструкции — NMOS, две микросхемы и немного россыпи — никаких редкостей и всё в сумме на 1,5 см² площади платы.

[MK2 0]

А почему бы не поставить еще один транзистор на минус питания и тогда бы получилось бы что-то типа "косого моста"вот так вот:

(на рисунке нижний n-канальный мосфет, непонятно почему при повороте стрелка не повернулась :laughing: )

выключаться будет очень быстро, над включением придется подумать

[serega_sh____ 2]

Ну хорошо. Вы просто сравните по доступности и размеру корпуса требуемый PMOS с NMOS.

Я непонял Вашего предложения. Поясните поподробнее?

 

А в предложенной конструкции — NMOS, две микросхемы и немного россыпи — никаких редкостей и всё в сумме на 1,5 см² площади платы.

 

Я немного посоображал и придумал вот такую схему.

У ISL7660 вывод 2 переключает напряжение Vcc/GND с частотой около 10кГц.

 

Вот микросхемы:

HIP4081.PDF

ISL7660_fn3072.pdf

 

Промоделировать не могу, т.к. моделей этих микросхем нет в MicroCap. Но я пока думаю как бы промоделировать.

 

Вопросы к этой схеме:

1. Такая реализация вообще возможна? Есть грубые ошибки?

2. Посоветуйте литературу по импульсным трансформаторам для данной схемы. Или совсем будет клёва если есть покупной (разрешенный перечнем МОП).

[zöner 0]

может подойти что-то из защищенных ключей (типа IPS6041, но он до 39В. и типовое время включения 5мкс)

[Plain 226]

будет клёва если есть покупной (разрешенный перечнем МОП).

Судя по тому, насколько долго Вы думали заменить резистор и стабилитрон трансформатором, речь о какой-то большой политике, типа, освоить миллиард указанных изделий. Обо всём этом следовало бы указать в начале темы.

[Herz 6]

Помогите пожалуйста не специалисту в данной области

...

...(разрешенный перечнем МОП).

А что такое перечень МОП и для чего он неспециалисту?