Potencia MOSFET y puerta de controladores

Question

Estoy tratando de para finalmente aplicar lo que he aprendido en la universidad en el curso de electrónica de potencia. Sin embargo, me parece que tanto el curso y la mayoría de los libros / de las referencias en línea son insuficientes en algunos puntos.

De hecho (esto puede ser similar a controlar H-puentes para el motor de los conductores, no estoy seguro) hay algunas posibilidades en cuanto a cómo llevar a cabo un paso hacia abajo (buck) convertidor:

• El uso de PMOS como interruptor de entrada (fuente de tensión de alimentación) -> puerta de la PMOS debe ser ALTA cuando PMOS está apagado, mientras que la puerta de la PMOS debe ser BAJA cuando PMOS está en
• El uso de NMOS como interruptor de entrada (drenaje en la tensión de alimentación) -> puerta de los NMOS debe ser ordenado a través de boostrapping (necesidades de otros Diodo y Condensador)

Además puede ser una buena idea usar un sincrónica del convertidor buck (menos pérdidas) utilizando un NMOS en paralelo a la salida del diodo. Creo que llegué a esta parte y - de todos modos - es más simple comando, ya que es un NMOS con su fuente atados a la tierra.

Volvemos a la pregunta original: si bien estoy de acuerdo que puede ser (theoritically) posible controlar fácilmente el transistor PMOS, creo que es bastante difícil, especialmente con altas tensiones de entrada.

Considere la posibilidad de que me toman el poder de la toma de corriente de pared: 230V_RMS en 10A max (pero para mi las aplicaciones que voy a ir por mucho menos, 1A máx.). Voy a conseguir un pseudo-DC voltaje a través de un puente rectificador (Gretz del puente) con un condensador en la salida estándar (la práctica). Esta última tensión será la entrada de mi DC/DC convertidor buck.

De ahí el problema: el uso de un microcontrolador para generar un NEMATODO de la señal para el control de la tensión de salida (GPIO: 3.3 V o 5V en el mejor), no va a ser posible activar el NMOS o desactivar el PMOS.

Creo que tengo el NMOS del voltaje de la puerta debe ser de alrededor de 5-10V por encima de la tensión de alimentación. Voy a tener que hacer el arranque para que, sin embargo, yo realmente no lo entiendo. Eso es lo que básicamente PUERTA conductores están hechos para AFAIK.

Como para el PMOS una solución más sencilla puede ser la utilización de una invertida señal PWM (D = PWM en el nivel BAJO, normalmente es al revés) y el control de un optoacoplador que tiene su colector conectado a la tensión de alimentación (igual que el PMOS de la fuente de voltaje). Los coleccionistas capaces de sostener esta tensión existe, sin embargo, no puede ser una mejor solución.

No hay muchos de la alta tensión MOSFET de controladores disponibles en el mercado (y no digamos a bajo costo) y realmente me gustaría saber cómo hacer esto. Creo que paso-abajo/convertidores buck son bastante comunes hoy en día, así que me resulta difícil de que no existen productos. Esto me lleva a creer que no estoy mirando a la derecha de los componentes (todavía). O la única solución sería que se dan cuenta de que el conductor de componentes discretos? Cualquier producto reccomandation / de referencia para satisfacer estos requisitos?

EDIT: como ya he dicho a Oliven Lathrop aquí es lo que tengo en mente para el control de la OAP. Básicamente yo uso un BJT como una fuente de corriente y, a continuación, derivación sólo lo suficiente de la tensión (12-15V) para obtener el PMOS en modo de conducción. De lo contrario, lo ideal no fluye corriente en el BJT y el PMOS está bloqueado. .

No he verificado la polaridad de la señal PWM (debe ser corregido o no), pero en principio esto puede "sólo" de trabajo. Transistores NPN de apoyo > 400V_DC son mucho más comunes que los PNP/PMOS y su precio es pequeño. Una pequeña corriente en el BJT es suficiente. Por lo tanto R2 tiene que ser bastante grande (con el fin de obtener I_BJT_Collector ~ 1mA) y R1 apenas lo suficientemente grande (pero no demasiado, de lo contrario la carga tarda mucho y me disipar mucha energía). Puede suponer un problema para la descarga, ya que el acumulado de los cargos no pueden ser evacuadas?

EDIT2: sé que en el esquemático que representa un transistor NMOS, pero no había PMOS símbolo en el esquema del programa que estoy utilizando actualmente. En realidad es una PMOS!

EDIT3: En el segundo aunque no estoy seguro de que esto iba a funcionar ya que el actual se impone en el NPN, no a través de R1. Sólo puede funcionar si la corriente que pasa a la MOS (I_G > 0) se suma con el colector actual de la NPN (I_C > 0). De esta manera, la caída de tensión en realidad aumenta y la conducción está garantizada. Todavía dudas sobre la opposide proceso de aunque.

Answer 1

Del lado de alta de conmutación siempre es complicado. No son fáciles y simples maneras, sólo varios de los equilibrios.

Los transistores PMOS están muy bien en que se puede trabajar dentro de la tensión existente. El voltaje de la puerta debe ser tirado por debajo de la tensión de entrada por 12-15 V para activar plenamente en. La desventaja es que P MOSFET de canal suelen tener un poco peor características que el equivalente a N de canal.

N canal puede tener una mejor combinación de Rdson, tolerancia de tensión, y el costo, pero requiere que usted para hacer de alguna manera una tensión mayor que la de entrada a la unidad. Algunos del lado de alta FET controlador de chips incluyen una bomba de carga o de otro truco para este propósito. Otra desventaja de un N canales de alta interruptor lateral es que la puerta debe oscilar una cantidad mucho más grande, de cero a 12-15 voltios por encima de la entrada. Esto es debido a que la tensión de puerta es relativa a la fuente, que ahora es montar arriba y abajo con el voltaje de la conmutación. Esto requiere de alta las velocidades de rotación para permanecer fuera de la parte en la región tanto como sea posible, y ofrece más oportunidades para la captación de ruido en otros lugares.

La solución no es fácil.

Sin embargo, en su caso particular, puede que no necesite un lado de alta del interruptor. Como W5VO menciona en un comentario, una topología flyback sólo requiere un lado bajo del interruptor en la primaria. El lado de alta puede permanecer conectado a la tensión de entrada.

Un centro de roscado primario con el transformador de ejecutar en modo de avance, es otra posibilidad. El centro de derivación va a la tensión de entrada con una baja interruptor lateral tirando cada extremo alternativamente a la tierra. De nuevo no hay almuerzo gratis, que en este caso es exhibida por el lado de baja interruptores de ahora tener que soportar el doble de la tensión de entrada. Este es el motivo por el centro aprovechado topología es más utilizado para reducir las tensiones de entrada y, generalmente, no para todo el mundo "universal" de energía, que necesita para manejar hasta 260 V AC o así. Eso significaría 368 V picos, y 735 V la tensión en el lado de baja de los interruptores. Los transistores con que tipo de voltaje de la capacidad de renunciar a otros parámetros, como el aumento en bipolares y Rdson en los FETs.

No hay almuerzo gratis.

Añadió:

Quise decir esto antes, pero de alguna manera se deslizó a través de las grietas. Lo más probable es que necesitan un transformador de todas formas para conseguir el aislamiento. A menos que realmente sepas lo que estás haciendo, desea que el resultado de suministro para ser aislado de la línea de alimentación. La principal excepción es si el poder se queda completamente en el interior de una caja cerrada y no hay ni siquiera una conexión a tierra para el mundo exterior. De lo contrario, corre el riesgo de que un usuario cómo realizar la conexión para el lado caliente de la línea de CA debe incluso unos simples las cosas van mal. Hay una buena razón comercial de los suministros de energía son generalmente aisladas.

Dado que usted probablemente querrá aislamiento, el problema es cómo conducir un transformador como aposición a cómo hacer un buck switcher directamente.