Bootstrap kondenzátor félhíd vezérlőáramkörben

Integrált áramkörök - félig híd-meghajtók, például például IR2153 vagy IR2110, magában foglalja az úgynevezett bootstrap (leválasztott) kondenzátor beépítését az általános áramkörbe a felső kulcs vezérlő áramkörének független tápellátására.

Amíg az alsó gomb nyitva van és áramot vezet, a rendszerindító kondenzátort ezen a nyitott alsó kulcson keresztül csatlakoztatják a negatív teljesítmény-buszhoz, és ebben az időben a bootstrap-diódán keresztül közvetlenül a meghajtó áramforrásából tölthet fel töltést.

Az alsó kulcs bezárásakor a bootstrap-dióda leállítja a töltést a bootstrap-kondenzátor számára, mivel a kondenzátor ugyanabban a pillanatban leválasztódik a negatív busztól, és most úszó áramforrásként működhet a felső félhíd kulcsának kapuvezérlő áramkörében.

Egy ilyen megoldás indokolt, mivel a kulcskezeléshez gyakran szükséges energia viszonylag kicsi, és az elfogyasztott energiát egyszerűen csak a hajtómű alacsony üzemeltetése közben lehet periodikusan feltölteni a vezető alacsony feszültségű tápegységéből. Kiváló példa a szinte bármilyen alacsony teljesítményű 12-220 frekvenciaváltó alacsony frekvenciájú kimeneti fázisa.

Ami a csomagtartó-kondenzátor kapacitását illeti, az legyen nem túl nagy (ahhoz, hogy időben teljesen feltöltődjön, miközben az alsó kulcs nyitva van), és nem is túl kicsi, hogy nemcsak az áramköri elemek idő előtt ürüljenek, hanem képesnek is legyen elegendő mennyiség folyamatos tartására. töltsön észrevehető feszültségcsökkenés nélkül, hogy ez a töltés elegendő legyen a felső gomb vezérlési ciklusához.

Ezért a bootstrap kondenzátor minimális kapacitásának kiszámításakor a következő fontos paramétereket veszik figyelembe: a Qg felső kulcs kaputöltése, a mikroáramkör kimeneti fázisának aktuális fogyasztása statikus üzemmódban, és a feszültségcsökkenés a Vbd bootstrap-diódán.

A mikroáramkör kimeneti szakaszának jelenlegi fogyasztását Is = 1mA határértékkel lehet felvenni, és a dióda közötti feszültségcsökkenést Vbd = 0,7 V-nak kell tekinteni. Ami a kondenzátor típusát illeti, akkor legyen egy minimális szivárgási áramú kondenzátor, különben a kondenzátor szivárgási áramát is figyelembe kell venni. A tantálkondenzátor jól alkalmazható a bootstrap szerephez, mivel az ilyen típusú kondenzátorok a legkevesebb szivárgási árammal rendelkeznek más elektrolitikus társaktól.

Számítási példa

Tegyük fel, hogy ki kell választanunk egy bootstrap kondenzátort az IRF830 tranzisztorokon összeszerelt és 50 kHz frekvencián működő félhíd felső kulcsvezérlő áramkörének és a kapu kapcsolójának töltésére (a vezérlőfeszültség, figyelembe véve a dióda közötti feszültségcsökkenést 11,3 V) ezen a feszültségnél 30 nC (a teljes kapu töltését a Qg adatlap határozza meg).

Hagyja, hogy a rendszerindító kondenzátor feszültségszintje ne haladja meg a dU = 10 mV-ot. Ez azt jelenti, hogy a bootstrap kondenzátoron a megengedett legnagyobb feszültségváltozást a félhíd működésének egyik ciklusában két fő fogyasztónak kell hoznia: magát a mikroáramkört és az által vezérelhető terepi pole kapuját. Ezután a kondenzátort a diódán keresztül töltjük fel.

A mikroáramkör fejlődési ciklusa 1/50000 másodpercig tart, ami azt jelenti, hogy ha statikus üzemmódban fogyasztják 1 mA-t, akkor a mikroáramkör eloszlatja a töltést.

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

Q kapu = 30 nC.

Ezen töltések visszatérésekor a kondenzátor feszültsége nem haladhatja meg a 0,010 mV-ot. majd:

SB * dU = Q mikroáramkör + Q kapu.

Reset = (Q áramkörök + Q kapu) / dU.

Példánkra:

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

Választunk egy 10 V-os, 16 V-os, tantál mikromértékű kondenzátort. Egyes fejlesztők azt javasolják, hogy a kondenzátor minimális kapacitását 5-15-rel meg kell szorozni, az biztos.Ami a bootstrap-diódát illeti, ennek gyorsan működőképesnek kell lennie, és ellenkezőleg el kell viselnie a félhíd teljesítményrészének legnagyobb feszültségét.