하이 사이드 MOSFET 드라이버 용 부트 스트랩 회로

N 채널 하이 사이드 MOSFET을 스위칭하기위한 MOSFET 드라이버 IC의 부트 스트랩 드라이버 작동에 매우 익숙합니다. 이 사이트 및 다른 사이트에서 기본 작업에 대해 철저히 설명합니다.

내가 이해하지 못하는 것은 하이 사이드 드라이버 회로 자체입니다. 좋은 드라이버는 많은 양의 전류를 밀고 당기기 때문에 VH 핀을 높거나 낮게 구동하기 위해 IC 내에 다른 트랜지스터 쌍이 존재한다는 것이 합리적이다. 내가 본 몇 가지 데이터 시트는 P 채널 / N 채널 쌍 (또는 PNP / NPN)을 사용하는 것으로 보입니다. IC 칩의 구성을 제거하면 회로가 다음과 같이 보입니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

우리는 재귀 문제를 방금 소개 한 것 같습니다. "플로팅"로 표시된 노드에서 임의로 가정 고전압 방법 M3와 M4 드라이버를 구동하기위한 또 다른 드라이버를 필요로하지 않는 구동 (될 수 등등과의 )? 이것은 또한 하이 사이드 드라이버가 궁극적으로 어떤 종류의 로직 레벨 신호에 의해 제어된다고 가정합니다.

다시 말해서, 임의로 높은 플로팅 전압이 주어지면 M3 및 M4의 푸시 풀 드라이브는 칩에서 발생하는 로직 레벨 신호에 의해 어떻게 활성화됩니까?

설명 포인트 : 내가 묻는 구체적인 질문은 논리 레벨 신호로 하이 사이드 푸시 풀 부트 스트랩 드라이브를 활성화하는 것과 관련이 있습니다. 하이 사이드 전압이 상대적으로 낮을 때 나는 이것이 사소하다는 것을 알고 있습니다. 그러나 전압이 트랜지스터의 일반적인 Vd 및 Vgs 정격을 초과하자마자이를 수행하기가 더 어려워집니다. 나는 일종의 격리 회로가 관여 할 것으로 기대한다. 정확히 그 회로가 어떻게 보이는지 내 질문입니다.

M4가 P 채널 FET (또는 PNP)이면 다른 부트 스트랩 회로가 필요하지 않다는 것을 알고 있습니다. 그러나 외부 트랜지스터가 앞뒤로 전환되면서 M4와 M3 모두에 대해 올바른 Vgs를 생성하는 회로를 생각하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

다음은 위에서 그린 것과 유사한 회로를 보여주는 두 개의 서로 다른 데이터 시트의 화면 캡처입니다. "블랙 박스"드라이버 회로에 대해서는 자세히 다루지 않습니다.

로부터 MIC4102YM :

그리고 FAN7380 :

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

$V_{cc}$$V_\text{High Voltage}$$V_{BS}$

$V_\text{Boot Strap}$

아래 회로도에서 VCC는 나머지 회로의 전압 소스입니다. MOSFET이 꺼지면 부트 스트랩 회로의 접지가 회로 접지에 연결되므로 C1 및 C2는 Vcc 레벨까지 충전됩니다. 입력 신호가 도착하여 MOSFET을 켜면 게이트 구동 회로의 접지가 MOSFET의 드레인 전압까지 상승합니다. D1 다이오드는이 고전압을 차단하므로 C1 및 C2는 온 타임 동안 구동 회로를 공급합니다. MOSFET이 다시 꺼지면 C1과 C2는 VCC에서 손실 된 전하를 보충합니다.

설계 기준:

• RB는 D1을 손상시키지 않도록 가능한 한 낮게 선택해야합니다.
• C2의 용량은 가장 긴 온 타임 동안 구동 회로를 공급할 수있을만큼 충분히 선택되어야합니다.
• $V_\text{High Voltage} - V_\text{CC}$

입력 신호는 부트 스트랩 회로와 절연되어야합니다. 가능한 분리기는 다음과 같습니다.

광 커플러

$\mu$$\mu$

펄스 변압기

펄스 변압기는 구형 펄스를 전송하기위한 공간 유형의 변압기입니다. 기생 커패시턴스와 인덕턴스를 피하기 위해 턴 수가 적고 턴 수가 줄어 인덕턴스 손실을 보상하기위한 코어가 더 큽니다. 광 커플러보다 훨씬 빠릅니다. 지연 시간은 일반적으로 100ns 미만입니다. 위의 이미지는 설명 용입니다. 실제로, 그들이 제공 할 수있는 전류는 MOSFET을 빠르게 구동하기에 충분하지 않다. 따라서 실제로 추가 회로가 필요합니다.

절연 게이트 드라이버

절연 게이트 구동은 비교적 새로운 기술입니다. 게이트 구동의 모든 복잡성은 하나의 단일 칩으로 캡슐화됩니다. 펄스 변압기만큼 빠르지 만 몇 암페어의 피크 게이트 전류를 제공 할 수 있습니다. 일부 제품에는 온칩 절연 DC-DC 컨버터도 포함되어있어 부트 스트랩이 필요하지 않습니다. 그러나 이러한 모든 슈퍼 기능에는 비용이 발생합니다.

음, IC에는 내부 "레벨 시프트"회로가 있습니다.

레벨 쉬프트 회로는 다음과 같을 것입니다. 이것은 FAN7380과 유사합니다.

$V_{SRC}$$V_{BST}$

아래는 IR2110의 블록 다이어그램입니다 (International Rectifier AN978-b) :