Benötigen Sie Hilfe bei der Auswahl des H-Brückentreibers?

Ich versuche zu entscheiden, welchen H-Bridge-Treiber (für MOSFET) ich auswählen soll. Ich bin völlig neu in diesem Bereich, daher könnte ich etwas Falsches sagen.

Also entschied ich mich für eine vollständige H-Brücke mit 4 N-Kanal-MOSFETs, IRF1405 . Dazu brauche ich einen H-Bridge-Treiber, um auf der hohen Seite zu drehen.

Ich habe einen vollständigen H-Brückenantrieb IRS2453 (1) D (S) gefunden , der beide Seiten antreiben kann und über einen internen Bootstrap-FET verfügt.

Ich habe aber auch IRS2001 gesehen , aber dies ist ein Halbbrückentreiber (also nehme ich an, ich brauche 2 davon für einen vollständigen H-Brückentreiber) und es erfordert auch einen Bootstrap, bei dem ich nicht sicher bin, wie ich welchen Kondensator und welche Diode auswählen soll benutzen.

Kann mir jemand bei der Auswahl helfen, oder wenn es eine andere Alternative gibt, höre ich gerne Ihren Vorschlag.

h-bridge

— subz
quelle

Die Auswahl eines Treibers wird normalerweise von den MOSFETs angesteuert, die angesteuert werden. Wenn Sie nicht sagen, welche MOSFETs Sie verwenden, kann diese Frage nicht beantwortet werden.

— Phil Frost

Oh, das wusste ich nicht. Ich habe meinen Thread aktualisiert. Ich verwende IRF1405

— subz

Ihr erstes Anliegen bei der Auswahl eines Gate-Treibers ist es, einen zu finden, der genug Strom ansteuert, um Ihre ausgewählten MOSFETs schnell genug für Ihre Anwendung zu schalten. Als grobe Schätzung können Sie die gesamte Gate-Ladung Ihres MOSFET durch den Strom teilen, den der Treiber senken / liefern kann.

t_{o n} = \frac{Q_{g}}{I_{g}}

$t_{on}=\frac{Q_g}{I_g}$

Verwenden Sie die Worst-Case-Werte für IRF1405 und den langsameren Ihrer beiden Gate-Treiber, IRS4253:

\begin{aligned} t_{o n} & = \frac{260 \cdot 10^{- 9} C}{180 \cdot 10^{- 3} A} \\ = \frac{260 \cdot 10^{- 6} C}{180 \cdot C / s} \\ = 1.44 μ s \end{aligned}

$\require{cancel} \begin{align} t_{on} &= \frac{260 \cdot 10^{-9} C}{180 \cdot 10^{-3}A} \\ &= \frac{260 \cdot 10^{-6} \cancel{C}}{180 \cdot \cancel{C}/s} \\ &= 1.44 \mu s \end{align}$

Aus ist schneller, weil dieser Treiber (was typisch ist) mehr Strom aufnehmen kann als er verbrauchen kann:

\begin{aligned} t_{o n} & = \frac{260 \cdot 10^{- 9} C}{260 \cdot 10^{- 3} A} \\ = 1 μ s \end{aligned}

$\require{cancel} \begin{align} t_{on} &= \frac{260 \cdot 10^{-9} C}{260 \cdot 10^{-3}A} \\ &= 1 \mu s \end{align}$

Wenn Ihre Schaltfrequenz 10 kHz beträgt, beträgt jede Schaltperiode und Sie verbringen dieser Zeit mit dem Schalten. Wahrscheinlich akzeptabel, aber Sie sollten Ihre Schaltverluste berechnen und überprüfen. $1/10000 = 100\mu s$ $(1.44\mu s + 1\mu s) / 100\mu s = 2.44\%$

Beachten Sie auch, dass diese Berechnung eine Annäherung ist . Der im Gate-Treiber-Datenblatt angegebene Strom ist Strom in einen Kurzschluss, aber ein MOSFET-Gate ist das nicht. Im Gegensatz zu einem Kurzschluss steigt die Gate-Spannung beim Laden an, wodurch der vom Treiber bereitgestellte Strom verringert wird. Außerdem kann Ihr Layout mehr Induktivität und Widerstand einführen als in der vom Hersteller verwendeten Testschaltung, wodurch der Strom weiter reduziert wird. Folglich können Ihre tatsächlichen Schaltverluste höher sein, als diese Berechnung vermuten lässt.

Bei der Auswahl des Bootstrap-Kondensators möchten Sie sicherstellen, dass er erheblich größer ist als die Gate-Kapazität, die geladen wird, damit die Bootstrap-Spannung beim Umschalten nicht merklich durchhängt. Es muss auch den vorhandenen Leckstrom liefern, solange Sie die High-Side eingeschaltet lassen. Sie können diese Leckströme berechnen oder den Bootstrap-Kondensator sicherheitshalber vergrößern. 100 - mal größer ist als die Gate - Kapazität sollte gut sein, so dass mindestens . Größer tut nicht viel weh, also runden Sie auf einen Standardwert oder was auch immer Sie bereits in der Stückliste oder im Bestand haben. $26\mu F$

Da dieser Kondensator die Stromversorgung für den High-Side-Gate-Strom ist, möchten Sie auch, dass er eine sehr niedrige Impedanz hat. Es würde nicht schaden, Ihren großen Kondensator mit einigen kleineren Entkopplungskondensatoren in Nähe der Gate-Treiber parallel zu . $100nF$

Die Auswahl einer Bootstrap-Diode ist nicht besonders schwierig. Es muss in der Lage sein, der Sperrspannung standzuhalten, wenn die H-Brücke hoch geschaltet wird. Denken Sie auch daran, dass Sie den Spannungsabfall der Diode von der Gate-Spannung verlieren. Eine Schottky-Diode mag aus diesem Grund nett sein, aber abhängig von Ihrer Schaltung finden Sie möglicherweise keine, die die Sperrspannung aufnehmen kann. Ein einfacher 1N4148 kann eine Sperrspannung von bis zu V . $100V$

Die Rücklaufzeit der Diode kann auch relevant sein, wenn Sie sehr schnell schalten. 1N4148 hat eine Rückwärtswiederherstellungszeit von , daher muss die H-Brücke deutlich länger auf niedrig geschaltet werden, damit der Bootstrap-Kondensator zwischen den Zyklen Zeit zum Aufladen hat. $4ns$

— Phil Frost
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ähm, wenn ich Tonne auf meinem Rechner berechne, bekomme ich 1,44 Mikrosekunden, nicht Milli. Fehlt ein Schritt?

— Subz

@subz nein, ich kann einfach nicht 3 von 9 subtrahieren. Ich werde die Frage gleich bearbeiten, aber du hast recht.

— Phil Frost

@subz auch, ich hatte die Bootstrap-Kondensator-Berechnung 10 mal zu groß. Anscheinend war ich zu spät auf, als ich diese Antwort schrieb. Ich fühlte mich damals nicht dumm ...

— Phil Frost

Nur noch eine Frage, wie hast du die Bootstrap-Kapazität i berechnet, weil die Gate-Kapazität 260 nC beträgt, also C = Q / V, und wenn mein Gate aufgeladen ist, um zu sagen, dass 24 V nicht C = 10 nF sind, und 100x, ist dies 1 uF oder irre ich mich hier ? Danke

— Subz

@subz ist eine Ladungseinheit, keine Kapazität, aber ansonsten scheint Ihre Argumentation stichhaltig zu sein. Es sieht so aus, als hätte ich möglicherweise den falschen Wert aus dem Datenblatt gelesen - die Eingangskapazität ( ) ist als . Sie können auch eine "Kapazität" berechnen, wie Sie es getan haben, und eine ähnliche Zahl erhalten - der Unterschied ist auf den Miller-Effekt und andere nichtlineare Verhaltensweisen zurückzuführen. In beiden Fällen macht es keinen großen Unterschied: Es geht einfach darum, den Bootstrap-Kondensator viel größer zu machen, damit die Gate-Ladung die Bootstrap-Spannung nicht wesentlich senkt.

n C

$nC$

C_{i s s}

$C_{iss}$

5.4 n F

$5.4nF$

— Phil Frost