Интересный пример High-Side MGD из "рассыпухи", ценою сущие гроши Опции

[JBM]

Вот показали мне интересный пример драйвера для верхнего ключа на двух транзисторах. Т.е. очень-очень дешево и сердито! Утверждается, что это именно High-Side MGD (MOSFET Gate Driver).

Проясните принцип действия этой схемы! Ведь для управления верхним ключом нужно повышенное напряжение (RAIL + 15V). Правильно ли я понял - сначала мосфет закрыт, и конденсатор заряжается на 15 вольт относительно истока. Потом, когда мосфет начинает открываться по команде с оптрона, он какое-то время находится в линейном режиме, но ток уже пошел и напряжение на истоке начинает повышаться (т.к. Rload и Rds мосфета образуют делитель). Вследствие этого за счет напряжения на конденсаторе повышается напряжение на затворе и мосфет переходит в ключевой режим. Правильно?

Если правильно, то есть вопросы.

Как прикинуть емкость конденсатора, или чем больше тем лучше? Ведь пока мосфет в ключевом режиме, кондёр потихоньку разряжается и напряжение на затворе в конце концов вернётся к RAIL? Там у них стоит 0.1 мкф.

Как выбрать сопротивление после диода? Оно ограничивает ток стабилитрона, но, с другой стороны, замедляет перезаряд кондёра, пока мосфет закрыт. Энергия кондёра в основном уходит на заряд затвора при открытии, который потом не возвращается, а сбрасывается на землю при закрытии. Как пересчитать заряд затвора мосфета в миллиамперы при известной частоте?

И, я так понимаю, скважность не должна превышать какого-то значения, процентов 95, к примеру. Кондёр же надо когда-то перезаряжать. В общем, как подсчитать средний ток потребления на заряд-разряд затвора при частоте например 100кГц (потом поделим его на 5% и получим пиковый ток заряда конденсатора при скважности 95%, так?)

Прикрепленные файлы

 ________MOSFET.PDF ( 25 килобайт ) Кол-во скачиваний: 478

 

[JBM]

В общем, похоже что в моменты заряда конденсатора (т.е. пока мосфет закрыт) ток действительно будет бешенный, больше 140 mA. Т.е. в то время, когда мосфет открыт (или когда кондёр уже зарядился, если скважность меньше 95%), этот ток будет сбрасываться через стабилитрон... Фигня получается!

В общем, набросал такую схемку:


Преимущества перед исходной:
- допускает скважность 100% на какое-то время (пока заряжен конденсатор С3.1). Он заряжается в начале работы и подзаряжается через диод в моменты, когда мосфет заперт. Таким образом, на нём всегда присутствует напряжение VDDP.
- КПД на порядок выше первоначальной. Потребление для мосфета IRFZ46N будет ~7 mA (плюс ток через R3.1, но там понты)

Недостатки:
- стоимость увеличивается на 2 цента

Кстати, о стоимости Стоимость драйвера верхнего ключа, таким образом, составит:

Код

          $     #
Trans   0.016   4   0.064
Res     0.003   4   0.012
Cap     0.01    2   0.02
Diode   0.01    3   0.03
Stab    0.04    1   0.04
            Total   0.166$

16.6 цента , что не может не радовать.


Теперь пара вопросов, уже по этой схеме:

Защита транзисторов от пробоя. Потенциал на управляющем входе запросто может оказаться ниже потенциала коллектора VT3.1, поскольку напряжение на истоке "плавает" в зависимости от тока через мосфет (точнее, от падения напряжения на нагрузке, ну неважно...). Чтобы защитить VT3.1, используем диод D3.2. Таким образом, напряжение на базе не будет ниже коллектора больше, чем на 0.5В (падение на диоде). Правильно ли сделано?

То же самое с транзистором VT3.3 (в цепи ~SHUTDOWN~ тоже есть резистор 6.8К, только он нарисован на другом листе).

Вот с транзистором VT3.2 - вопрос. Надо ли так же зашунтировать его переход E-B? По идее, при срабатывании SHUTDOWN напряжение на затворе уровняется с напряжением на истоке полевика, но будет ли оно равно GND еще вопрос... Если зашунтировать VT3.2 диодом, то можно случайно открыть мосфет сигналом ~SHUTDOWN~, если на истоке будет выше GND, а на затворе получится GND. Или эти мосфеты не открываются отрицательным напряжением? Читал у IR, что таки нет, но когда-то давно у мну полевики таки-да открывались когда затвор был ниже истока. Кто в курсе, скажите где правда, а то тут я че-то запуталсо... Короче, требуется ли вообще защищать E-B у VT3.2 (сколько там того заряда у затвора...) и если да, то как?

[Прохожий]

Вообще-то такие схемы применяют крайне редко. Тем более в мосте. Делают это в основном китайцы в не очень ответственных случаях и крупносерийном производстве.
При больших токах через MOSFET такие решения наименее устойчивы к помехам, вызванным этими токами, а последняя схема особенно. Без мертвого времени мост лучше не включать вообще. Не следует экономить на драйвере и внутренней системе электропитания девайса. Это не самые дорогие вещи в силовом устройстве, зато самые ответственные в плане надежности.
Вопросы.
1. Что будет нагрузкой - двигатель постоянного тока, трансформатор, резистор (грелка) или что-то еще?
2. Какова частота переключения.