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高压驱动IC 自举电容和二极管的选用

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xkw1cn
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  • 2010-9-10 09:55:39
Vbs(驱动电路Vb 和Vs 管脚之间的电压差)给集成电路高端驱动电路提供电源。该电源电压必须在10-20V之间,以确保驱动集成电路能够完全地驱动MOS栅极器件(MGT)。部分驱动集成电路有 Vbs欠压保护,当Vbs电压下降到一定值时(见数据表中Vbsuv),将关闭高端驱动输出,保证MGT不会在高功耗下工作。
Vbs电源是悬浮电源,附加在Vs电压上(Vs通常是一个高频的方波)。有许多方法可以产生Vbs悬浮电源,其中一种如本文中介绍的自举方式。这种方式的好处是简单、低廉,但也有局限性。占空比和开通时间受限于自举电容的再充电,自举电源由二极管和电容组成,如图1所示。

2184.JPG

23.22 KB, 下载次数: 284

xkw1cn
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  • 2010-9-10 09:56:38
 
电路的工作原理如下,当Vs被拉到地时(通过下端器件或负载,视电路结构而定),15V Vcc电源通过自举二极管(Dbs) 给自举电容(Cbs)充电。因此给Vbs提供一个电源。
xkw1cn
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  • 2010-9-10 09:57:41
 
有五种以下因素影响对Vbs电源的要求:
a) MGT栅极电荷要求。
b) Iqbs:高端驱动电路静态电流。
c) 驱动IC中电平转换电路的电流。
d) MGT栅极源漏电流。
e) 自举电容漏电流。
第e)个因素只有当自举电容是电解电容时才考虑,其它类型电容可以忽略,因此建议使用非电解类电容。
sx1103121
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  • 2012-11-19 13:50:34
 
你好,那公式里面的高端驱动电路静态电流Iqbs(max)怎么计算?
王晓宁
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  • 2016-12-1 10:52:05
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这个我也不知道, 我也想问下,你这个怎么计算呢。
xkw1cn
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  • 2010-9-10 10:06:22
 
下列公式列出了自举电容应该提供的最小电荷要求: 公式 (1)

其中:Qg:高端器件栅极电荷
f:工作频率
Icbs(leak):自举电容漏电流
Qls:每个周期内,电平转换电路中的电荷要求
500V/600V IC 为5nc
1200V IC 为20nc
自举电容必须能够提供这些电荷,并且保持其电压。否则Vbs将会有很大的电压纹波,并且可能会低于欠压值Vbsuv,使高端无输出并停止工作。因此Cbs电容的电荷应是最小值的二倍,最小电容值可以由下式计算:
公式 (2)

其中, Vf:自举二极管正向压降
VLS:低端器件压降或高端负载压降
belief0909
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高级工程师
  • 2010-9-10 13:23:40
 
不错学习了
sx1103121
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本网技师
  • 2012-11-19 13:52:22
 
你这是参考的某篇英文文档吧,能把原文件传上来分享下吗?
xkw1cn
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  • 2012-11-19 14:42:49
 
英文文档?你以为英文文档都是老外写的?
这是相关E文连接:http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt98-2.pdf
sx1103121
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本网技师
  • 2012-11-19 15:49:38
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哈哈,谢谢您了。。
hanshui1988
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本网技师
  • 2013-12-28 11:34:08
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lmx22
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本网技师
  • 2016-10-28 10:33:36
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为什么Qg要乘以2
allen-leon
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  • 2010-9-10 12:28:14
 
有些IC说内部有二极管,不需外加??可靠度如何??
那种好些??
电容:选普通SMD 50V的电阻
二极管:选耐高压,trr很小,大概30ns的二极管。。
以上选择是否有问题。。
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  • 2010-9-10 12:49:11
 
内部集成的是双向阻断高压MOSFET,不是二极管
这类IC在中小功率领域很好用,不适合高功率场合。
原则上;C/D可以这么选。注意二极管的反向恢复特性。尽量避免用硬恢复特性的二极管。在二极管上;最好能串些电阻。
allen-leon
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  • 2010-9-10 12:53:31
 
400W以上不需外加diode都没问题吧??? 内部的双向阻断高压MOSFET,可靠不??我看LLC实际应用的很多人都有外加diode。。
电阻一般串多大的??
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  • 2010-9-10 13:02:01
 
这个FET是非常可靠的,要比外加的要好。但是;超过200W;最好外加二极管。一般;二极管外串电阻随恢复软硬程度而定。一般在5~27欧水平。
allen-leon
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  • 2010-9-10 13:06:05
 
怎么200W算高功率了么??不是说高功率应用才加么??
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  • 2010-9-10 13:13:33
 
中等高频(如100K以上)电源就需要了。
allen-leon
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  • 2010-9-10 13:24:40
 
对了,一般而言,300瓦以下的AC-DC电源,工作频率不足100KHz;应该都不用外加diode。。
另外,请教一下,外加diode一般有什么型号推荐一下?
好似我目前看到的都是SMA封装的,有必要这么大么??
xkw1cn
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  • 2010-9-10 13:59:36
 
主要是没好的小管子。
200V以下可以用BAV21等,SOD-123封装。600V以上的就只有SMA/B了。比较好用的有STTH1R06等。

stth1r06.pdf

83.38 KB, 下载次数: 666

allen-leon
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  • 2010-9-10 14:03:22
 
这个自举二极管耐压一定要600V吗??
它的反向电压由什么决定呢??
xkw1cn
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  • 2010-9-10 14:11:21
 
这个二极管的理论受压是Vbus。对于AC220V供电系统讲,就是DC270~420V(带PFC)。刚好靠上600V的二极管。
allen-leon
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  • 2010-9-10 14:35:29
 
为何电容只用这么低耐压的电压??而二极管却要这么大呢?
是否有什么资料专门论述这自举电容和二极管的选用???
xkw1cn
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  • 2010-9-10 14:48:43
 
电容是接在VB-BS上的,最高工作电压是VCC,原则上;25V耐压就足够了。这和主回路电压无关。而二极管要承受所有电源电压。
蒋江黔
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  • 2012-8-26 17:49:13
 
双向阻断高压MOSFET,是高压 JFET吧
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  • 2012-8-26 23:44:44
 
是复合MOSFET。
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  • 2010-9-10 15:36:35
 
选自举电容需要注意:
由式(2)计算的Cbs电容值是最小的要求,由于自举电路的固有工作原理,低容值可能引起过充电,从而导致IC损坏。为了避免过充电和进一步减小Vbs纹波,由式(2)计算的容值应乘一个系数15。
Cbs电容只在高端器件关断,Vs被拉到地时才被充电。因此低端器件开通时间(或高端器件关断时间)应足够长,以保证被高端驱动电路吸收掉的电容Cbs 上的电荷被完全补充,因此对低端器件的开通时间(或高端器件的关断时间)有最小要求。
另外,由于高端器件电路的结构使负载成为充电回路一部分时,负载的阻抗将直接影响自举电容Cbs的充电。如果阻抗太高,电容将不能充分充电,这时就需要充电泵电路 。
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  • 2010-9-10 15:42:43
 
高频;尤其是功率布线是非常讲究的。高压驱动也不例外。
自举电容要尽可能靠近IC的管脚。如图2所示,至少有一个低ESR的电容提供就近耦合。例如:如果使用了铝电解电容做为自举电容,就应再用一个瓷电电容。如果自举电容是瓷电或钽电容,自己做为就地耦合也就足够了。
现代的SMD电容器件 ,已经可以达到1206封装10UF级别。原则上可以只用一个贴片电容就足够了。
蒋江黔
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  • 2012-5-29 06:15:11
 
经验之谈, 顶起来
星宇
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  • 2010-9-11 12:08:31
 
不错,这贴一定要顶!
huang19890916
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本网技师
  • 2012-5-23 18:47:54
 
请问楼主有没有见过输入信号反相,并且有死区,但是输出的信号下半区正常,上半区为零的情况,如果有,请问是什么问题,是充电电容的问题吗(接线和您的电路完全一样,只是现在直流母线只接了5v,怕烧)
xkw1cn
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  • 2012-5-23 23:23:40
 
这有两种可能:
1)自举二极管没接好或型号不对
2)假货
huang19890916
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LV2
本网技师
  • 2012-5-24 08:26:49
 
额,好吧,其实您的答案,我也想到过,因为,逆变桥另外两个驱动上下桥臂都有输出,估计是这个驱动坏了,还有一个问题,再麻烦您下,另外两个桥臂输出是相同逻辑的(就是上桥臂高的时候,下桥臂也是高,死区也没有了),电路逻辑没有问题/SD接了高电平了,您遇到过这种情况吗?另外,我把自举二极管换小了(从47u换成10u),还是不行
xkw1cn
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  • 2012-5-25 22:51:04
 
二极管用uF表示?晕倒了。
xkw1cn
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  • 2012-5-25 22:52:21
 
你用的啥驱动?
钜微电源-小罗
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副总工程师
  • 2012-8-26 14:11:15
 
您好 大师 看了你的自举电路分析 收获不少 现在有个疑问 就是你电路里面只是提到当下管导通时 也就是15V Vcc电源通过自举二极管(Dbs) 给自举电容(Cbs)充电,那请问上管是怎么导通的 还有 电容是怎么放电的呢 我的理解是下管导通 VS拉地 电容放电 但是怎么建立电容充电呢 谢谢
ydcman
  • ydcman
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副总工程师
  • 2012-9-18 08:54:11
 
我的理解是,两个管子有占空比限制的,就是有上管+下管《100%,且正常工作是下管》0%
hengzecheng
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本网技师
  • 2014-11-10 21:13:53
  • 倒数6
 
上管的导通是通过自举电容来导通的,下管导通时候自举电容通过电源VCC、VD(自举二极管)、负载和下管来进行充电的。自举电容的放电,你可以先看看IR2106的数据手册,看看芯片的内部电路图,就很好理解了。
pengqiang
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高级工程师
  • 2014-8-24 18:38:47
  • 倒数8
 
请问楼主见过自举应用的最大功率是多少?我们上次用自举做7KW模块,母线400V,老是出问题,最后被迫放弃
xkw1cn
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  • 2014-8-24 18:46:41
  • 倒数7
 
因模块寄生参数太大,不适合用自举方式供电。如果用分立元件,100kW都是没问题的。
one-piece
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副总工程师
  • 2015-11-4 15:17:53
  • 倒数5
 
您好大神,请教几个问题,您说的寄生参数具体指什么?我们从原来的分立器件转用模块,该用哪种供电方式啊?
xkw1cn
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  • 2015-11-4 15:49:46
  • 倒数4
 
多大电压电流?啥结构模块?
xkw1cn
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  • 2015-11-4 15:49:46
  • 倒数3
 
多大电压电流?啥结构模块?
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