Необходимо сделать коммутатор питания. Опции

[serega_sh____]

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.

[MK2]

Про Ваше предложение на 2-х транзисторах
1. Я непонял как ваша схема работает, особенно в переходном режиме. Както всё хитро просто и смахивает на невыполнимость. Пока не понимаю где. Я подумаю. И опять же неопределенно с включением.
2. городить задержки, защиту от сквозных токов, формирователь из лог уровня.
3. Опять же низкое КПД для 50В решения.

самом деле все просто до безобразия, посмотрите в инете работу коскодной схемы работы:
сигнал от драйвера (на схеме он не показан) поступает на нижний транзистор, он открывается и по резистивному делителю начнет протекать ток, начинает открываться верхний
вот тут тонкий момент... самое быстрое включение в этой схеме можно достичь только р-канальным транзистором, п-канальный из за нагрузки в истоке не сможет быстро открыться в этой схеме!
поэтому конденсатор лучше поставить параллельно резистору R2. это даст больший ток через R1 в переходном процессе.
ну а закрываться будет очень четко - нижний закрылся нагрузка уже считай что выключена, верхний начинает как-то закрываться но это теперь не принципиально: ток от источника не идет
если взять верхний IRFU5410 со след х-ками:
VDSS = -100V
RDS(on)= 0.205Ом
ID = -13A
вообще я считаю не корректно использовать при расчете входную емкость (она сильно меняется при переключении), удобнее использовать заряд затвора а он у этого транзистора где-то 40 нК, но в таком случае требуется источник тока для открытия
если предположить что постоянная R1C1очень большая, намного больше времени включения то можно считать резистор неким источником тока верхний предел которого определяется его номиналом
итак если взять время переключения где-то 500 нс, то ток в затвор будет 40нК/500нс=80мА
питания 50 В, значит резистор R1=50В/0,08А=625Ом
в статическом режиме выберем R2=R1*6=3750
а ток через делитель будет ~11мА? к примеру HCPL3120 потребляет 5 мА, но надо сказать что он их кушает всегда в отличии от этой резистивной цепочки по которой ток идет только во включенной схеме
сквозных токов здесь быть не как не может потому что между транзисторами находится нагрузка (смотрите внимательно схему!)
КПД ... на делителе где-то пол вата будет что вполне сносно если учесть что при выключении он не кушает, кстати из-за кпд я вам не советую увеличивать выходную емкость, это те СU^2/2 которые вы теряете, когда устройство не требуется и основное питание отключено
вообщем палка о двух концах ((

[serega_sh____]

инете работу коскодной схемы работы:

Моделировал, на микрокап. Использовал первые попавшиеся транзисторы. Поэтому, сброшу 20% на погрешность моделирования.

Вот результаты



Обращаю внимание:
1.В рабочем режиме ток течет по 2 транзисторам, поэтому на них падает в 2 раза больше. Ну пусть будет 3Вт....
2. Время включения... На грани.
3.

Далее промоделировал при малом потреблении.




1. Время выключения будет заваливается. Это видно на самом последнем графике. И это при том, что я использую 1нФ в нагрузке. А если ток нагрузки будет меньше? или нелинейным...

Поэтому я и ушел от этой схемы по причинам
1. Низкое КПД
2. Возможно пролечу со временем включения или выключения.
3. Думаю даже не принципиально где будет стоять нижний транзистор в цепи управления затвором или в цепи отриц. питания.

Блок (т.е. моя нагрузка) у меня плохая. Там неизвестно как изменяется потребление при падении напряжения, она вообще может быть нелинейной. Я незнаю. Поэтому, я и хочу ПРИНУДИТЕЛЬНО разряжать ёмкости в нагрузки при помощи ключа. Чтоб быть уверенным, что там ничего работать не будет.

p.s. Я уж боюсь опять наездов на мою личность. Я всё правильно написал/промоделировал/сделал?

[MK2]

Моделировал, на микрокап. Использовал первые попавшиеся транзисторы. Поэтому, сброшу 20% на погрешность моделирования.
Обращаю внимание:
1.В рабочем режиме ток течет по 2 транзисторам, поэтому на них падает в 2 раза больше. Ну пусть будет 3Вт....
2. Время включения... На грани.
3.

В основном все падение будет на р-канальном транзисторе, у него сопротивление не такое маленькое как у п-канальных
на гране чего? сколько вам требуется?
кстати верхний ключ у вас на 50 В, моделирование может быть не совсем корректно из-за этого при превышении допустимых значений в моем оркаде он зачастую врет.

Далее промоделировал при малом потреблении.

1. Время выключения будет заваливается. Это видно на самом последнем графике. И это при том, что я использую 1нФ в нагрузке. А если ток нагрузки будет меньше? или нелинейным...

естественно заваливается - разряжается выходная емкость на малое сопротивление нагрузки! и это никак не связанно с закрытием ключей.

Поэтому я и ушел от этой схемы по причинам
1. Низкое КПД
2. Возможно пролечу со временем включения или выключения.
3. Думаю даже не принципиально где будет стоять нижний транзистор в цепи управления затвором или в цепи отриц. питания.

КПД сильно будет зависеть от выбранного р-канального транзистора,
со временем выключения вы никогда не пролетите! с включением могут зависеть от паразитных индуктивностей -требуется хорошая разводка.

Блок (т.е. моя нагрузка) у меня плохая. Там неизвестно как изменяется потребление при падении напряжения, она вообще может быть нелинейной. Я незнаю. Поэтому, я и хочу ПРИНУДИТЕЛЬНО разряжать ёмкости в нагрузки при помощи ключа. Чтоб быть уверенным, что там ничего работать не будет.

Принудительно конечно в этом случае не получится, но кто-же знал кроме как вас об этом.
смотрите как бы у вас в нагрузке движка не оказалось.
вот кстати мое моделирование: