Кондензатор за зареждане в контролна верига на полумост

Интегралните схеми - полумостови драйвери, като например IR2153 или IR2110, включват включването в общата верига на така наречения бутстрап (обособен) кондензатор за независимо захранване към горната ключова управляваща верига.

Докато долният клавиш е отворен и провежда ток, кондензаторът на началния капак е свързан през този отворен долен ключ към шината с отрицателна мощност и по това време той може да получава зареждане през диода за зареждане директно от източника на захранване на водача.

Когато долният клавиш е затворен, диодът за зареждане спира да доставя заряд към кондензатора за зареждане, тъй като кондензаторът е изключен от отрицателната шина в същия момент и вече може да функционира като плаващ източник на захранване за управляващата верига на портата на горния полумостов ключ.

Такова решение е оправдано, тъй като честотата на мощността, необходима за управление на ключове, е сравнително малка и консумираната енергия може просто периодично да се попълва от захранването на водача с ниско напрежение директно по време на работа на захранващия блок. Ярък пример е изходният нискочестотен етап на почти всеки инвертор с ниска мощност 12-220.

Що се отнася до капацитета на кондензатора за зареждане, той не трябва да бъде нито твърде голям (за да може да се презарежда напълно във времето, докато долният клавиш е отворен) и не е твърде малък, за да може не само да се разтовари върху елементите на веригата преди време, но и да може постоянно да държи достатъчно количество заредете без забележим спад на напрежението, така че този заряд е повече от достатъчен за цикъла на управление на горния ключ.

Следователно, при изчисляване на минималния капацитет на кондензатора за зареждане, се вземат предвид следните значими параметри: зарядът на затвора на горния клавиш Qg, консумацията на ток на изходния етап на микросхемата в статичен режим е и падането на напрежението през диода на началната скорост Vbd.

Консумацията на ток на изходния етап на микросхемата може да се приеме с марж Is = 1mA, а спадът на напрежението през диода трябва да се приеме равен на Vbd = 0.7V. Що се отнася до типа кондензатор, той трябва да бъде кондензатор с минимален ток на изтичане, в противен случай ще трябва да се вземе предвид и токът на изтичане на кондензатора. Танталовият кондензатор е много подходящ за ролята на зареждащата система, тъй като кондензаторите от този тип имат най-малък ток на изтичане от други електролитични колеги.

Пример за изчисление

Да предположим, че трябва да изберем кондензатор за зареждане, за да захранваме контролната верига на горния ключ на полумост, сглобен върху транзистори IRF830 и работещ с честота 50 kHz, и превключвателя на горния ключ (управляващото напрежение, като се вземе предвид падането на напрежението през диода, ще бъде 11,3 V) при това напрежение 30 nC (пълният заряд Qg се определя от листа с данни).

Нека напрежението на кондензатора на багажника не надвишава dU = 10 mV. Това означава, че основната допустима промяна на напрежението върху кондензатора на началния капак в един цикъл на работата на полумоста трябва да бъде извършена от два основни консуматора: самата микросхема и затворът на полевия полюс, контролиран от нея. Тогава кондензаторът ще се презареди през диода.

Цикълът на развитие на микросхемата продължава 1/50000 секунди, което означава, че когато се консумира в статичен режим 1 mA, зарядът, разсейван от микросхемата, ще бъде равен на

Q микросхема = 0,001 / 50000 = 20 nC.

Q порта = 30 nC.

При връщане на тези заряди напрежението в кондензатора не трябва да се променя с повече от 0,010 mV. След това:

SB * dU = Q микросхема + Q порта.

Нулиране = (Q вериги + Q порта) / dU.

За нашия пример:

Cbt = 60 nl / 0.010V = 6000 nF = 6.0 uF.

Избираме кондензатор с капацитет 10 микрофарада 16 V, тантал. Някои разработчици препоръчват да се умножи минималният капацитет на кондензатора с 5-15, достатъчно сигурно.Що се отнася до диода за зареждане, той трябва да бъде бързодействащ и да издържа максималното напрежение на силовата част на полумоста като обратната страна.