Forma correcta de conectar la GND lógica / GND de potencia en el controlador MOSFET

Question

Estoy tratando de construir medio puente usando el controlador IR21844 mosfet, he leído la hoja de datos y consejos de diseño y algunos de los temas en este foro. La única cosa que todavía no puedo conseguir es los pines GND separadas entre la lógica y el poder.

I Qoute de un artículo: "El IR21844 tiene dos bases diferentes, una para la lógica y otra para la potencia. Hipotéticamente, se les permite flotar a 5 voltios de distancia, proporcionando cierta apariencia de aislamiento entre la lógica y la energía".

También he confirmado esto buscando en el consejo deisgn 97-3 página 2 párrafo 4 llamado Vs undershoot. Consejo de diseño 97-3

Entiendo que los 2 pines Vss y Com deben estar conectados (porque este es un driver no aislado) pero ¿cómo y dónde?

Mi propuesta ahora es no conectarlos en el PCB bajo el IC en lugar de conectar el pin Vss a la GND lógica del microcontrolador y el pin Com a la fuente inferior del Mosfet y dejar que los 2 GNDs se encuentren en la batería.

Adjunto mi esquema de circuito de muestra que está simplificado al máximo para mostrar sólo los elementos necesarios, por favor, proporcione su visión y me corrija si estoy equivocado.

También tengo la duda de si debería ser necesario un condensador entre el pin 7 (15v) y el pin 3 (Vss) como muestra la hoja de datos pero no lo explica.

Ficha técnica del IR21844

gracias de antemano

Answer 1

He respondido a una pregunta muy similar a esta aquí ( ¿Cómo puedo diseñar correctamente la separación del plano de tierra para el CI TPS63060 de Texas Instruments? ), pero voy a retocar una respuesta para usted aquí.

El IRF te pide que mantengas esas tierras "separadas" en el sentido de que no quieren (como ejemplo) que 5A de corriente fluyan a través de los interruptores/etapas de salida para perturbar la referencia de tierra que el CI utiliza para su bucle de control de pequeña señal.

Digamos que su plano de tierra / cobre tiene una resistencia de oh, 0,010 ohmios (que es estúpidamente alta para un plano de cobre). En un convertidor buck, digamos que su interruptor síncrono inferior se enciende y la corriente fluye ahora a través de las flechas azules allí. Con la resistencia del plano (dejando de lado la inductancia aquí), la ley de Ohm nos dice que se producirá una caída de 50mV. Los componentes cercanos que están unidos al plano de tierra cerca de la ruta por la que fluye la corriente tendrán su tierra perturbada por el flujo de corriente (nota al margen: una de las cosas más simples que un diseñador puede hacer es simplemente colocar los circuitos sensibles físicamente separados de las áreas de alta potencia).

La línea roja representa el flujo de corriente cuando el transistor inferior está encendido. Si este transistor está conmutando digamos 5-10A (como se sugiere arriba), verás una caída de voltaje a través de tu plano GND, especialmente en la vecindad de ese transistor.

¿Por qué es importante?

La parte verde del circuito que he rodeado es el controlador de la puerta interna de la pieza. Su propósito en la vida es tomar la señal de entrada de nivel lógico en IN, y convertirla en una señal que pueda conducir un MOSFET externo. Ya que este es el lado bajo, no necesita una bomba de carga o cualquier otra cosa.

Sin embargo, Mira el suelo de la porción, y la flecha azul. Eso representa la trayectoria de la corriente cuando el conductor está tratando de apagar el MOSFET inferior. Recuerda que un MOSFET es controlado por el VGS, o voltaje puerta-fuente. Cuando este voltaje está por encima de un determinado umbral, el transistor está encendido. Cuando está por debajo, el transistor debería estar apagado. Este controlador intenta hacer que esto ocurra lo más rápido y limpiamente posible, para evitar efectos no deseados como Efecto Miller inducido a la excitación.

La fuente de su MOSFET de lado bajo es la GND de "potencia", que verá altas corrientes. Usted quiere que su conductor para "montar el bronco bucking", por así decirlo, de tal manera que cuando se trata de conducir VGS a 0, que está impulsando la puerta del MOSFET al mismo potencial que su fuente MOSFET. Si se referenció a un nodo GND que no es el mismo potencial que la fuente (como GND en el otro lado del chip), puede terminar con un VGS (cuando está apagado) que es -/+ varios cientos de milivoltios, en lugar de 0V.

Así que, lo que realmente quieres hacer aquí es conectar el pin COM puramente a la fuente del MOSFET de la manera más directa posible -- no vayas directamente al plano GND. Quieres que la corriente fluya desde el nodo fuente del MOSFET ("power GND") hacia el nodo COM.

Por último, veamos el nodo VSS:

Esta es la referencia de nivel lógico para la señal PWM entrante - bastante simple. El disparador Schmitt utilizará este nodo como comparación para ver si cumple con los requisitos VIH/VIL, y si quiere un '1' o un '0' entrando en el controlador. Idealmente, este es el mismo potencial que el microprocesador / lo que sea que esté manejando este chip.

Así que, para resumir :

• deberías tener un condensador entre el Pin 7 y el Pin 3, es el condensador de desacoplamiento local para la lógica interna. Un solo 0.1uF debería estar bien.
• el nodo COM se puede considerar como el retorno del "controlador de puerta del lado bajo", y debe estar referenciado lo más cerca posible del potencial de la fuente del MOSFET
• las altas corrientes que fluyen en una placa de circuito impreso no permiten suponer que la GND tiene el mismo potencial en todas partes

Así que lo que tienes para tu conexión COM es correcto, IMO.