Encendido de un BJT PNP a partir de una señal discreta

Question

Algunos antecedentes, aunque no estoy seguro de que sean relevantes para mi pregunta:

En mi diseño, tengo dos etapas de potencia, un convertidor de refuerzo PFC de primera etapa, y un medio puente asimétrico de segunda etapa (estoy usando los CI de control NCP1605 y FSFA2100, respectivamente, si eso es útil). Mi objetivo es retener la energía del chip de la segunda etapa hasta que la primera etapa esté en funcionamiento. Para ello, he llegado con el siguiente circuito, sin embargo, no está funcionando como yo esperaba.

Mi intención era que VCCP se cargara hasta unos 18V durante el arranque, lo que ocurre sin problemas. VCCP alimenta el chip de la primera etapa. Una vez que se ha puesto en marcha y está regulando correctamente, pfcOK va alto (a 5V). pfcOK está conectado a tierra, de lo contrario. Cuando pfcOK se pone en alto, enciende M1, un FET de nivel lógico. Al encenderlo, saca corriente de la base de Q1, conectando VCCP con VCCP_FSFA, que es la alimentación del chip de la segunda etapa.

He adjuntado una toma de alcance que muestra lo que realmente sucede. El azul es VCCP, el púrpura es VCCP_FSFA, y el amarillo es el drenaje de M1. Ignora el verde - no está conectado. Verás que el drenaje sigue a VCCP hasta justo antes de la mitad del gráfico, cuando cae a tierra. Esto es lo esperado - se baja cuando pfcOK sube y enciende M1. Sin embargo, antes de que esto ocurra, VCCP_FSFA oscila algunas veces. Parece como si Q1 se encendiera y apagara parcialmente unas cuantas veces antes de saturarse cuando M1 se enciende. Estoy un poco confundido en cuanto a cómo está sucediendo. Cualquier idea sería apreciada.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Answer 1

EDITAR: Parece que no es un fet con fugas, y la diferencia de voltaje era sólo un desplazamiento introducido intencionadamente en el osciloscopio. He construido este circuito pero con una carga ficticia y no muestra la misteriosa oscilación que se ve en el gráfico. No tengo ni idea de lo que está causando, pero mi conjetura es alguna interacción con la carga o la fuente de alimentación, o tal vez si había parásitos graves en algún lugar en el diseño, aunque eso parece menos probable. Lo siento.

El circuito está bien. De hecho, funciona muy bien, lo construí yo mismo sólo para asegurarme antes de escribir esto.

M1 es un mosfet con fugas. Es malo. Esos diminutos FETs de pequeña señal son notoriamente sensibles a los daños por ESD, especialmente a los daños de puerta a fuente o de drenaje. Las capas de óxido son extremadamente finas y se necesita muy poco "empuje" detrás de una ESD para hacer un agujero a través de ella. Es un FET de 100V, la ESD es "mucho más" de voltios. Incluso los FETs más grandes y robustos son relativamente frágiles a la hora de dañar la puerta a la fuente o el drenaje.

Podemos deducirlo de varias pequeñas pistas:

1. La tensión de drenaje no debe seguir a VCCP. Debe sea VCCP, casi. Ese MOSFET tiene una corriente de fuga de 1µA desde el drenaje a la fuente cuando está apagado, lo que, teniendo en cuenta las resistencias, debería hacer que el drenaje siguiera a VCCP dentro de 2mV. Sin embargo, tu gráfico muestra una diferencia de ~2,3V-2,5V. Eso significa que hay 3 órdenes de magnitud más de flujo de corriente que la fuga típica de M1.

2. VCCP_FSFA está viendo un voltaje significativo, lo que significa que Q1 está ligeramente encendido, operando en su región lineal, y así vemos que VCCP_FSFA también sigue a VCCP, aunque con una enorme caída de voltaje, antes de que (asumo) pfcOK suba.

3. Siempre hay tensión en VCCP_FSFA, incluso cuando se supone que el sistema está completamente "apagado". Mira - el nivel del suelo de la línea amarilla al final y la parte plana de VCCP_FSFA al principio no son iguales. Parece que hay un voltio entero o más en VCCP_FSFA, lo que no ocurriría sin una fuga significativa.

4. La diferencia de voltaje entre el drenaje de M1 y VCCP sigue más o menos lo que ocurriría si, por ejemplo, se perforara un agujero en la capa de óxido entre la puerta y el drenaje. Si asumimos que hay un camino a través de la resistencia de 10K a tierra desde el drenaje (que potencialmente sería en un fet con fugas, dependiendo de dónde estaba la fuga), se obtiene una caída muy similar. Tuve que amañar esto poniendo una resistencia de 10K desde el drenaje a tierra, ya que un MOSFET con fugas generalmente sigue funcionando en su mayor parte, pero con una ruta de fuga simulada por la resistencia adicional. Un simple cortocircuito entre el drenaje y la puerta en un FET sin fugas, por supuesto, no dará estos resultados en absoluto.

De todos modos, se puede confirmar esto con bastante facilidad. Sustituye el MOSFET M1 por un sustituto adecuado que sepas que funciona, y debería funcionar bien. De todos modos, no necesitamos probarlo - el trazado de tu osciloscopio confirma que hay una fuga significativa en tu mosfet. Los encendidos ásperos/oscilantes son un síntoma distintivo de un FET con fugas.