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.

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

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.

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?

Я похоже не правильно задал вопрос. Поэтому уточняюсь.

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.

Да

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

Тут тоже можно что то придумать

Да.
Никак

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)

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)

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.

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.

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 )
выключаться будет очень быстро, над включением придется подумать

Я непонял Вашего предложения. Поясните поподробнее?



Я немного посоображал и придумал вот такую схему.

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

Вот микросхемы:
 HIP4081.PDF ( 714.33 килобайт ) Кол-во скачиваний: 198

 ISL7660_fn3072.pdf ( 275.19 килобайт ) Кол-во скачиваний: 189


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).

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

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.

А что такое перечень МОП и для чего он неспециалисту?