Half-bridge MOSFET driver

ESS

Статус: Offline
Реєстрація: 11.12.2009
Повідом.: 2187
Нужно сделать понижающий DC-DC на 8 каналов по (2х2А + 4х1А + 2х0.5А).
Сигнал ШИМ будет генериться контроллеромPLD с питанием 3.3В.

Хотелось бы уложиться в 2535 гривен на канал за драйвер+полевик+диодвторой полевик+дросель+выходные емкости, и при этом выжать минимум 100кГц ровно 125кГц :rolleyes:

Что можно придумать? Пока в голову приходит IRL3303 и драйвер на основе такого:

Но есть сомнения, не сильно ли упадет КПД из-за слишком медленного открывания ключа?
пара IRFR3707Z, остается подобрать драйвер.
 
Останнє редагування:
Поставьте вместо 2N3904 -> BC817 45V, 0.5A (1,0A импульсный). А резистор в коллекторе Т1 1К, уменьшите до 100 Ом.
 
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі

Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits
посмотри там есть отличные примеры
 
Поставьте вместо 2N3904 -> BC817 45V, 0.5A (1,0A импульсный). А резистор в коллекторе Т1 1К, уменьшите до 100 Ом.
Тогда придется рассеивать на резисторе около 0.7Вт тепла, что не есть хорошо.

Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits
посмотри там есть отличные примеры
Спасибо, пробежался глазами - есть много интересных вещей, нужно будет почитать.
 
Тогда придется рассеивать на резисторе около 0.7Вт тепла, что не есть хорошо.
А Вы его величину подберёте во время настройки от 1K до 100 Ом, в зависимости от потерь на транзисторе при медленном включении.
В противном случае, этот резистор можно заменить только комплементарным транзистором с усложнением схемы удваивания напряжения. В документе alinn ,такая есть.
 
Наверно буду пару транзисторов ставить. DC807 и BC817 копейки стоят, а запаять - не проблема.
 
Я все-же решил остановиться на синхронном DC-DC на паре IRFR3707Z.

Какой драйвер к нему лучше приделать? В Космодроме я вообще ничего подходящего не нашел :(
Нужен такой, который сам следит за deadtime, в идеале с защитой по току :rolleyes:
 
Я все-же решил остановиться на синхронном DC-DC на паре IRFR3707Z.

Какой драйвер к нему лучше приделать? В Космодроме я вообще ничего подходящего не нашел :(
Нужен такой, который сам следит за deadtime, в идеале с защитой по току :rolleyes:

Мало информации - синхронном с чем и для чего? Или имеется ввиду один из транзисторов IRFR3707Z вместо диода? Тогда, только драйверы с материнских плат.

А deadtime применяется в полумосте и полном мосте для предотвращения сквозных токов, например, в TL494 - задаётся уровнем напряжения на специальном входе и в нём же есть усилители ошибок напряжения и токовой защиты.
 
Мало информации - синхронном с чем и для чего? Или имеется ввиду один из транзисторов IRFR3707Z вместо диода?
Именно он.

Тогда, только драйверы с материнских плат.
Хотелось бы что-то доступное взять. Тем более, драйверов с матерей может быть два отдельных входа, что приведет к геморрою с deadtime.

А deadtime применяется в полумосте и полном мосте для предотвращения сквозных токов, например, в TL494 - задаётся уровнем напряжения на специальном входе и в нём же есть усилители ошибок напряжения и токовой защиты.
Так у меня и будет полумост. И хотелось бы поставить драйвер с одним входом, т.к. в противном случае у ПЛИСины, которая будет им рулить, может не хватить ног. Если защиту по току придется тоже в ПЛИС переносить, то точно не хватит...

ОС, кстати, будет реализована софтово, т.е. полноценный ШИМ-контроллер мне не нужен. Нужна только силовая часть. В идеале на сдвоенных драйверах, чтобы с одной стороны не тянуть дороги к затворам через всю плату, а с другой - сэкономить на достаточно дорогих микросхемах.
 
Ну, ты, барин и задачи ставишь:D
Количества информации не увеличилось - намалюй хотя бы, блок-схему.
Не понимаю, к чему такие сложности - чем не устраивает выше обсуждённая схема.
Или аппаратура носимая на аккумуляторах?
 
Ну, ты, барин и задачи ставишь
Количества информации не увеличилось - намалюй хотя бы, блок-схему.
Стандартный Step-Down DC-DC с парой ключей. В принципе, можно и ключ + диод, но нужно разогнать это дело до 100кГц минимум, и выжать из него 2А.

Не понимаю, к чему такие сложности - чем не устраивает выше обсуждённая схема.
Диапазон выходных напряжений не слишком широкий (минимальное напряжение приближается к Vgs threshold), нужно как-то согласовать с выходами ПЛИС, если ставить обычный ключ на транзисторе, то он будет уходить в насыщение, получим смазанные фронты и т.п.
Короче говоря, нужно что-то простое и надежное, пусть оно и будет стоить дороже.
К примеру ISL6614 + пара IRFR3707Z (хотя я бы с удовольствием заменил их на что-то менее мощное, но оно почему-то стоит дороже), но где этот 6614 достать по приемлемой цене?

Или аппаратура носимая на аккумуляторах?
С питанием проблем нет :).

Т.е. мне нужно узнать, какие недорогие драйверы с одним входом у нас можно купить, т.к. в Космодроме я вообще ничего не вижу :(

Схема типа такой (т.е. тот же принцип, комплектуха другая):
np30725.jpg


Появилась идея собрать на TPS2812DG4 + IRFR5305. НРе самый лучший вариант, конечно, зато TPS2812DG4 есть в Космодроме. Других драйверов я там не нашел :(

Вместо TPS2812DG4 наверно поставлю IRS4427S

Может кто подскажет, как снаббер рассчитывать?
 
Останнє редагування:
Нихрена не понятно с этими долбаными снабберами. Есть хорошая статья (
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі
) с формулами, причем Proteus подтверждает, что рассчитанные по этой статье снабберы отлично работают. Но если посмотреть на схемы в дейташитах, то там совсем другие цифры - и сопротивление резистора, и емкость конденсатора там раз в десять меньше. Причем в Proteus с такими снабберами осциллограммы получаются весьма убогие.

Вопрос: зачем делают такие снабберы? Погоня за высоким КПД?
 
Стандартный Step-Down DC-DC с парой ключей. В принципе, можно и ключ + диод, но нужно разогнать это дело до 100кГц минимум, и выжать из него 2А.
Та как-бы 2А не 200А "выжимать" там нечего. Если ты уверен, что проц(плис) потянет одновременную и независимую обработку 8-ми каналов АЦП и пр. можно и процом рулить. Но ... я бы так не делал. Оптимальнее сделать 8-мь независимых стабов на той-же IRU3037(см. стр. 15 ДШ) или на двух канальной IRU3048. По денежке выгодней исп. IRU3037. Есть и др. варианты. Устройство в серию или одно?
Если все-же будешь делать на проце (плис-не) то тебе нужны обычные драйвера HIGH and LOW SIDE например типа IR2112 - IR2113 и они не дефицит. Почему такие? Тебе нужно получить на затворе верхнего транзистора напряжение управления больше чем входное напряжение преобраз. на величину Vg для исп. транзистора (от 5 до 12В) т.е. исп драйвер со сдигом уровня управления (LEVEL-SHIFT)
Появилась идея собрать на TPS2812DG4 + IRFR5305. НРе самый лучший вариант, конечно, зато TPS2812DG4 есть в Космодроме. Других драйверов я там не нашел :(
Идея бредовая TPS2812DG4 это два драйвера LOW SIDE без левел-шифтера. Пример ктр. они привели в дш указывает на принципиальную возможность работы в синхронном buck-е при условии, что входное напряжение преобраз. не превышает макс. напряжение питания мс, не более того. Это раз, два- исп. р- канальных полевиков сильно снизит общий КПД что в статике что в динамике, т.к. они хуже по характеристикам.
Может кто подскажет, как снаббер рассчитывать?
Та как бы в в синхроннике на такую маленькую мощность они не нужны, важнее правильная разводка ПП. Для общего развития -
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі


Нихрена не понятно с этими долбаными снабберами. Есть хорошая статья (
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі
) с формулами, причем Proteus подтверждает, что рассчитанные по этой статье снабберы отлично работают. Но если посмотреть на схемы в дейташитах, то там совсем другие цифры - и сопротивление резистора, и емкость конденсатора там раз в десять меньше.
статья хорошая, но в ней идет речь о снабберах для подавления осциляций в преобразователях возникающих из-за паразитных элементов. А это зависит от разводки ПП в первую очередь, "криво" разведешь плату - никакие снабберы тебе не помогут.
Причем в Proteus с такими снабберами осциллограммы получаются весьма убогие.
Протеус насколько я знаю вообще не подходит для моделирования силовых устройств.
Вопрос: зачем делают такие снабберы? Погоня за высоким КПД?
Какие "такие"? Они бывают разные по назначению и исполнению. Снабберы как правило ухудшают общий КПД, но облегчают "жизнь" ключам, для этого их и как правило и применяют
 
Останнє редагування:
А зачем снаббер в низковольтном маломощном устройстве:
1) в высоковольтном устройстве снаббер защищает транзистор от пробоя в момент закрытия и открытия обратного диода (фактически из-за медленного обратного диода) из-за скачка напряжения на коллекторе, обусловленного паразитными элементами (иголки в 2-3 напряжения питания)
2) Во вторичке выпрямителей с большими токами и индуктивностями обратного хода, та же картина - из-за медленного открывания диода - иголка напряжения на диоде из-за индуктивности обратного хода
3) В низковольтных и маломощных buck инверторах эта физика тоже присутствует, но запас по напряжению ключа и диода намного их превышает, так, что снабберы ставить не имеет смысла.
 
Я забыл указать самое главное:
входное напряжение 12В, выходное должно регулироваться примерно программно от 4В до 12В (11.5 сойдет, ниже - уже не желательно). Очень желательно иметь возможность отключить ШИМ и просто открыть или закрыть ключ.
Ток 2А - это максимальный ток, при котором схема должна стабильно работать и в меру греться. Реальный ток будет около 0.5А.
Нормальная стабилизация напряжения не нужна, достаточно сделать медленную ОС через АЦП контроллера.
И еще, при выходном напряжении 6-9В нужно получить КПД значительно выше, чем у линейного стаба, чтобы оправдать использование DC-DC :)

Поэтому IRU3037 не подходит :(

IR2112 и IR2113 - ими напряжно управлять, хотелось бы драйвер с одним входом :).

Устройство в серию или одно?
Одно.


Идея бредовая TPS2812DG4 это два драйвера LOW SIDE без левел-шифтера. Пример ктр. они привели в дш указывает на принципиальную возможность работы в синхронном buck-е при условии, что входное напряжение преобраз. не превышает макс. напряжение питания мс, не более того. Это раз, два- исп. р- канальных полевиков сильно снизит общий КПД что в статике что в динамике, т.к. они хуже по характеристикам.
Вообще на одной TPS2812 я думал собирать два канала с диодами, т.е. КПД уже будет не очень высоким. Насколько сильно упадет КПД из-за использования P-канального полевика в динамике при 50кГц?

Та как бы в в синхроннике на такую маленькую мощность они не нужны, важнее правильная разводка ПП. Для общего развития -
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі

статья хорошая, но в ней идет речь о снабберах для подавления осциляций в преобразователях возникающих из-за паразитных элементов. А это зависит от разводки ПП в первую очередь, "криво" разведешь плату - никакие снабберы тебе не помогут.
Плату постараюсь правильно развести. Но в Proteus при слабой нагрузки катушка и емкость диода хорошо так генерили, а со снаббером 150 Ом + 10 нФ все выглядело очень красиво.

Протеус насколько я знаю вообще не подходит для моделирования силовых устройств.
А что подходит?

А зачем снаббер в низковольтном маломощном устройстве
Я думал поставить, чтобы снизить ВЧ шум.
 
Я забыл указать самое главное:
входное напряжение 12В, выходное должно регулироваться примерно программно от 4В до 12В (11.5 сойдет, ниже - уже не желательно). Очень желательно иметь возможность отключить ШИМ и просто открыть или закрыть ключ.
Ток 2А - это максимальный ток, при котором схема должна стабильно работать и в меру греться. Реальный ток будет около 0.5А.
Это для каждого из 8-ми каналов? Или для одного? Выходные напряжения каждого канала будут меняться независимо друг от друга или как? Какая нагрузка? Блин... Я себя сейчас ощущаю злым дядькой на допросе партизана
Нормальная стабилизация напряжения не нужна, достаточно сделать медленную ОС через АЦП контроллера.
Та ее и не будет стабилизации-то. Защита от КЗ тоже не предусмотренна? Такой подход применим только когда нагрузка постоянна. И то.. Второй вопрос- Feedback сompensation на каждый канал кто считать будет? Посмотри например стр. 7 дш на IRU3037 или у марти брауна в "источниках питания...." стр. 213.
И еще, при выходном напряжении 6-9В нужно получить КПД значительно выше, чем у линейного стаба, чтобы оправдать использование DC-DC :)
Да это нужно крепко постараться, что-бы получить КПД хуже чем у линейника.:) И так-же крепко постараться что-бы получить больше 92%. А в середине.. Легко
Поэтому IRU3037 не подходит :(
Глупости какие... Подавай IRU3037 на FB разницу между опорным (получаемом из проца) и реальным на выходном делителе, так что-бы при нулевой разнице на FB было 1.25В. И все. Примеров реализаций море. Гемороя при 8-ми канальном БП аж в 2 корпуса по 16 ножек и обвязки малеха. Проблема в другом. Получить 12В выходного из 12В входного ни на каком buck-е (синхр. или обычный)нереально т.к. нужно полностью открывать ключ. Но тогда управление делать на проце и проц должен коректно успевать номально посчитать все каналы и он получается что он только и будет делать что считать БП. А если выставять шим на преобразователи наобум то и на выходе будет шо попало, а то и чудный самовозбуд еще и возникающий например при определенных условиях и потому трудно уловимый. Вот такая дилема. Как выход можно поставить дополнительный буст например на 3843 на все каналы и повышающий напряжение например до 15В и заодно выполняющий функцию токовой защиты. Тогда получиться достаточно кучеряво и стабильность и защита от кз и процу нужно будет только опорные задать. Можно не ставить буст, а сделать преобраз-и по топологии сепик тогда выход может быть и больше и меньше и равен входу, но там или два раздельных дроселя или один дух-обмоточний и керамика микр на 100 нужна, правда она доступна и относительно не дорога. КПД около 90-95% и малые пульсации тока идут дополнительным бонусом.
IR2112 и IR2113 - ими напряжно управлять, хотелось бы драйвер с одним входом :).
Драйверов для синхронников с одним входом море HIP6601-6603 RT9603 ADP3418 и тд. только открой на них ДШ и посмотри их логику работы и диаграммы что на входе что на выходе. И хотелки пройдут. т.к. открыть верхний ключ не открыв нижнего они увы не могут.
Вообще на одной TPS2812 я думал собирать два канала с диодами,
Т.е уже не синхронник. Тогда к чему приведенный пример?
Насколько сильно упадет КПД из-за использования P-канального полевика в динамике при 50кГц?
Я бы не заморачивался сейчас по этому поводу. А в принципе КПД упадет пропорционально ухудшению характеристик. Но 70-80% будет.
Плату постараюсь правильно развести. Но в Proteus при слабой нагрузки катушка и емкость диода хорошо так генерили, а со снаббером 150 Ом + 10 нФ все выглядело очень красиво.
:eek: Ну то в протеусе... На какой частоте?

LTSpice с доп библиотеками например

amist:пиво: и еще примерно с десяток назначений можно привести
 
Останнє редагування:
Это для каждого из 8-ми каналов? Или для одного? Выходные напряжения каждого канала будут меняться независимо друг от друга или как? Какая нагрузка? Блин... Я себя сейчас ощущаю злым дядькой на допросе партизана
Независимые, конечно, иначе я бы сделал один канал Ампер на 10-15 и проблем бы вообще не было :).
Нагрузка - кучка кулеров + такая же нетребовательная нагрузка, чистый ШИМ не подходит, линейные стабы сильно греются.

Та ее и не будет стабилизации-то. Защита от КЗ тоже не предусмотренна? Такой подход применим только когда нагрузка постоянна.
Нагрузка постоянная, защиту по току очень хотелось бы сделать. Какая скорость нужна, чтобы ключи не выгорели? Я думал поставить компаратор и при превышении тока закрывать ключ на несколько периодов ШИМ, скорости реакции в 1мкс хватит?

И то.. Второй вопрос- Feedback сompensation на каждый канал кто считать будет?
Процессор будет считать. Даже если он установит правильную скважность, скажем, с двадцатого раза, и это займет у него 100-200 мс - ничего страшного.

А если выставять шим на преобразователи наобум то и на выходе будет шо попало, а то и чудный самовозбуд еще и возникающий например при определенных условиях и потому трудно уловимый. Вот такая дилема.
Возбуд за счет того, что проц будет постоянно менять скважность? Я думаю, что он вполне может быть, но на очень низкой частоте, в пределах 10Гц, это же вроде не страшно?

Как выход можно поставить дополнительный буст например на 3843 на все каналы и повышающий напряжение например до 15В и заодно выполняющий функцию токовой защиты. Тогда получиться достаточно кучеряво и стабильность и защита от кз и процу нужно будет только опорные задать. Можно не ставить буст, а сделать преобраз-и по топологии сепик тогда выход может быть и больше и меньше и равен входу, но там или два раздельных дроселя или один дух-обмоточний и керамика микр на 100 нужна, правда она доступна и относительно не дорога. КПД около 90-95% и малые пульсации тока идут дополнительным бонусом.
Не хотелось бы так усложнять. Нагрузка того не стоит :)

Драйверов для синхронников с одним входом море HIP6601-6603 RT9603 ADP3418 и тд. только открой на них ДШ и посмотри их логику работы и диаграммы что на входе что на выходе. И хотелки пройдут. т.к. открыть верхний ключ не открыв нижнего они увы не могут.
Так те, у которых два входа, вроде тоже не могут открыть верхний ключ, или я не прав?
Просто хотелось бы максимально упростить схему.
Кроме того, HIP6601-6603, RT9603 и ADP3418 нужно где-то достать, а TPS2812 есть в Космодроме. Собственно, TPS2812 - это единственный драйвер от TI, который есть в Космодроме. Intersil'а и AD там вроде вообще нет, из IR выбор небольшой и дороговато.

Т.е уже не синхронник. Тогда к чему приведенный пример?
Вначале я хотел делать синхронник :).

Ну то в протеусе... На какой частоте?
50 кГц со скважностью около 100, с нагрузкой в виде резистора 3К. После закрытия ключа на диоде был затухающий синус с частотой около 600 кГц, частота примерно соответствовала резонансной контура, образованного дросселем и емкостью диода и ключа, один в один как в том документе, ссылку на который я приводил (
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі
).
 
Независимые, конечно, иначе я бы сделал один канал Ампер на 10-15 и проблем бы вообще не было :).
Нагрузка - кучка кулеров + такая же нетребовательная нагрузка, чистый ШИМ не подходит, линейные стабы сильно греются. Нагрузка постоянная, защиту по току очень хотелось бы сделать. Какая скорость нужна, чтобы ключи не выгорели? Я думал поставить компаратор и при превышении тока закрывать ключ на несколько периодов ШИМ, скорости реакции в 1мкс хватит? Не хотелось бы так усложнять. Нагрузка того не стоит :)
от-жеж блин.А сразу нельзя было сказать что это навороченный регулятор оборотов на комп или это военная тайна?:eek: МС33151 МС33153 или ее аналог белорусский из киоска акика (синенький такой)на гертруде спасут отца русской демократии.:D Я бы отмакетировал такой вариант т.к. у мс-ки выход 1А гарантированно, то не ставить никакого ключа(диод только оставь), пусть качает дроссель напрямую . МС-ка микруха дубовая и по идее такого решения должно хватить на большую половину твоих требований. В рарыв земли на движок поставить шунт из расчета срабатывания в 0.9А и завести его на МС, она уже сама сформирует сигнал перегрузки для проца. естественно нужно предусмотреть на плате теплотвод для микрухи. Р-канальный полевик с диодом дросселем и электролитом вверх, шунт вниз можно оставить для тех двух каналов где требуется ток в 2А. Даже если макет покажет что сама МС33151 МС33153 не справляется, то ее в любом случае выгодней исп. чем TPS из-за готовой защиты.
Возбуд за счет того, что проц будет постоянно менять скважность? Я думаю, что он вполне может быть, но на очень низкой частоте, в пределах 10Гц, это же вроде не страшно?
А чем принципиально возбуд на частоте 10Гц отличается от возбуда на 100кГц?
Не хотелось бы так усложнять. Нагрузка того не стоит :)
Согласен. Да и строим мы не Бп а "типо почти регулятор":D.
Скачай LTSpice c сайта Linear, доп библиотеки поищи на
Тільки зареєстровані користувачі бачать весь контент у цьому розділі
и отмоделируй выходной каскад МС33151 МС33153 или поройся в библиотеках группы LTSpice на яхху на valvol есть ссылка, там помоему была модель МС33151 МС33153 для LTSpice и посмотри как оно все будет работать в разных вариантах
Так те, у которых два входа, вроде тоже не могут открыть верхний ключ, или я не прав?
В статике разумеется нет
Просто хотелось бы максимально упростить схему.
Вроде проще уже некуда
Кроме того, HIP6601-6603, RT9603 и ADP3418 нужно где-то достать, а TPS2812 есть в Космодроме. Собственно, TPS2812 - это единственный драйвер от TI, который есть в Космодроме. Intersil'а и AD там вроде вообще нет, из IR выбор небольшой и дороговато.
А шо на космодроме свет клином сошелся?:eek:
 
Останнє редагування:
Вроде у МС33151 нет защиты. По крайней мере я не нашел :rolleyes:

А шо на космодроме свет клином сошелся?
А где еще можно купить в розницу по приемлемым ценам и быстро?

Вроде проще уже некуда
Я о драйверах с двумя входами, а т.к. свободных ног у ПЛИС под 8 дополнительных выходов нет, то придется что-то придумывать. Да и не факт, что дополнительная логика влезет в мелкую ПЛИС.

Наверно, имелась в виду MC33153? Только сможет ли она нормально закрыть полевики, особенно когда они нагреются?
 
Назад
Зверху Знизу