¿La gran corriente de puerta al encender y apagar los mosfets de potencia con controladores de puerta causará problemas a la fuente de alimentación de corriente limitada?

Question

Tengo una idea usando Arduino para controlar mosfets de potencia( CSD18532 ). Después de considerar algunos problemas sobre el cableado de los mosfets de potencia directamente al pin de Arduino, como el tiempo de conmutación considerablemente lento, me volví a usar un controlador de puerta IC ( LM5114 ) entre Arduino y el mosfet de potencia. Creo que podría utilizar la imagen de abajo tomando de LM5114 hoja de datos de la página 10 para usar como mi esquema. El VDD en LM5114 cableará a la fuente de alimentación de +5 voltios de Arduino directamente, mientras que el cableado PWM a pin de Arduino.

Aprendí de un Nota de aplicación de TI que cuando se enciende/apaga el mosfet de potencia, la corriente de la puerta es considerablemente grande (busqué aproximadamente en Internet, y obtuve respuestas como 1 amperio o algo así...). Así que mi pregunta básica es si un dispositivo alimentado por USB como Arduino puede alimentar el VDD del controlador de puerta a través de su fuente de alimentación de +5 voltios directamente. Sé que el puerto USB sólo puede alimentar 500mA...

Con esta pregunta, he encontrado la página de TI Placa de evaluación LM5114 de la página 8. Aunque no conozco el esquema con claridad, encontré que la VDD del LM5114 viene directamente de un LDO de 50mA. Utilicé la ecuación de la nota de aplicación anterior (página 9):

Así que la IG es aproximadamente: (5 - 1,4)/2 + 1,5 + 1 = 800mA. La corriente de puerta relativamente grande causará daños en el LDO de 50mA (LP2982)?

Answer 1

Un pico de corriente de 800mA durante un corto periodo de tiempo no dañará el LDO. El driver de puerta debe ir acompañado de un condensador en el pin Vdd. El condensador suministrará la corriente de pico y no el LDO. Un condensador de 10uF es mucho mayor que la capacitancia de la puerta.

El LDO tiene que proporcionar la corriente neta (media) para el controlador de la puerta.

Answer 2

Si conmutas el MOSFET lentamente y utilizas el pin de la MCU, la corriente que bombees a la puerta estará limitada a (digamos) 20mA. Usando Q = CV como punto de partida y diferenciando obtenemos: -

\$\dfrac{dQ}{dt} = C\dfrac{dv}{dt}\$ = corriente = 20mA

Por lo tanto, la tasa de cambio de voltaje que puedes obtener conduciendo 20mA en una capacitancia de puerta de 5nF es

\$\dfrac{20mA}{5nF}\$ = 4 millones de voltios por segundo o 4 voltios por microsegundo.

Parece que 4,5 voltios en la puerta van a encenderlo adecuadamente y si tu MCU puede suministrar esto (es decir, se alimenta de 5V) entonces el MOSFET se encenderá en aproximadamente 1 micro segundo. Si quieres hacer funcionar esto 500 veces por segundo (2 ms), entonces 1 us cada 2 ms es el 0,05% del tiempo que el dispositivo se está encendiendo o, el 0,1% del tiempo que se está encendiendo O apagando.

Si tu MCU puede suministrar 5V desde un pin GPIO yo no me preocuparía por el chip controlador.