Bootstrap kondenzátor v polovičním můstku řídicího obvodu

Integrované obvody - poloviční můstkové ovladače, jako například IR2153 nebo IR2110, zahrnují zahrnutí takzvaného bootstrapového (odpojeného) kondenzátoru do nezávislého napájení pro nezávislý přívod energie do řídicího obvodu pro horní klíč.

Zatímco je spodní klíč otevřený a vede proud, kondenzátor bootstrapu je prostřednictvím tohoto otevřeného spodního klíče připojen k záporné napájecí sběrnici a v tuto chvíli může přijímat náboj prostřednictvím diody bootstrapu přímo ze zdroje energie řidiče.

Když je spodní klíč zavřený, zaváděcí dioda přestane dodávat poplatek kondenzátoru zaváděcího systému, protože kondenzátor je odpojen od záporné sběrnice ve stejném okamžiku a nyní může fungovat jako plovoucí zdroj energie pro řídicí obvod brány horní poloviční můstkové klávesy.

Takové řešení je odůvodněné, protože často potřebná energie pro správu klíčů je relativně malá a spotřebovanou energii lze jednoduše periodicky doplňovat z nízkonapěťového napájení řidiče přímo během provozu energetické jednotky. Pozoruhodným příkladem je výstupní nízkofrekvenční stupeň téměř jakéhokoli nízkoenergetického měniče 12-220.

Pokud jde o kapacitu bootstrapového kondenzátoru, neměl by být ani příliš velký (aby byl schopen se zcela dobít v době, kdy je spodní klíček otevřený), a ne příliš malý, aby se nejen vybíjely na obvodových prvcích v předstihu, ale také aby bylo možné trvale udržovat dostatečné množství nabití bez znatelného poklesu napětí, takže toto nabití je více než dostatečné pro cyklus horního ovládání klíče.

Proto se při výpočtu minimální kapacity bootstrapového kondenzátoru berou v úvahu následující významné parametry: hradební poplatek horní klávesy Qg, proudová spotřeba výstupního stupně mikroobvodu ve statickém režimu Is a pokles napětí přes bootovací diodu Vbd.

Spotřeba proudu ve výstupním stupni mikroobvodu může být měřena s rozpětím Is = 1 mA a pokles napětí napříč diodou by měl být roven Vbd = 0,7 V. Pokud jde o typ kondenzátoru, musí to být kondenzátor s minimálním svodovým proudem, v opačném případě bude muset být také zohledněn svodový proud kondenzátoru. Tantalový kondenzátor se dobře hodí pro roli bootstrapu, protože kondenzátory tohoto typu mají nejmenší svodový proud z jiných elektrolytických protějšků.

Příklad výpočtu

Předpokládejme, že potřebujeme vybrat bootstrapový kondenzátor, který bude napájet horní ovládací obvod klíče polo můstku sestaveného na tranzistorech IRF830 a který pracuje na frekvenci 50 kHz, a nabíjení hradlového spínače (řídicí napětí, při zohlednění poklesu napětí přes diodu, bude 11,3 V) při tomto napětí 30 nC (plný hradlový náboj Qg je určen datovým listem).

Nechte zvlnění napětí na kondenzátoru bootstrapu překročit dU = 10 mV. To znamená, že hlavní přípustnou změnu napětí na zaváděcím kondenzátoru v jednom cyklu operace polo můstku by měli přivést dva hlavní spotřebitelé: samotný mikroobvod a jím ovládaná brána pole pole. Potom bude kondenzátor dobíjen diodou.

Vývojový cyklus mikroobvodu trvá 1/50000 sekund, což znamená, že při spotřebě v statickém režimu 1 mA bude náboj rozptýlený mikroobvodem roven

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

Q brána = 30 nC.

Při vracení těchto nábojů by se napětí na kondenzátoru nemělo měnit o více než 0,010 mV. Pak:

SB * dU = Q mikroobvod + Q brána.

Reset = (obvody Q + Q brána) / dU.

Pro náš příklad:

Cbt = 60 nl / 0,010 V = 6000 nF = 6,0 uF.

Vybereme kondenzátor s kapacitou 10 mikrofarad 16 V, tantal. Někteří vývojáři doporučují znásobit minimální kapacitu kondenzátoru 5-15.Co se týče bootstrapové diody, musí to být rychle působící a musí couvat s maximálním napětím výkonové části polovičního můstku.