Схема начальной загрузки для драйвера MOSFET верхнего уровня

Я хорошо знаком с работой драйверов начальной загрузки на микросхемах драйверов MOSFET для переключения N-канального MOSFET верхнего уровня. Основная операция подробно рассматривается на этом сайте и других.

Чего я не понимаю, так это самой схемы драйвера верхнего уровня. Так как хороший драйвер проталкивает и вытягивает большие объемы тока, имеет смысл, что в микросхеме существует другая пара транзисторов, которые повышают или понижают вывод VH. Некоторые таблицы данных, на которые я смотрел, указывают на то, что они используют пару P-канал / N-канал (или PNP / NPN). Убирая конструкцию микросхемы, я представляю, что схема выглядит примерно так:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Кажется, мы только что представили проблему рекурсии. Предполагая, что узел, помеченный как «плавающий», может иметь любое произвольно высокое напряжение, как управляются M3 и M4, которым не нужен еще один драйвер для управления драйвером ( и так далее, и так далее )? Это также предполагает, что драйвер верхнего уровня в конечном итоге управляется каким-то сигналом логического уровня.

Другими словами, при произвольно высоком плавающем напряжении, как двухтактный привод M3 и M4 активируется сигналом логического уровня, который исходит от микросхемы?

Уточнение : конкретный вопрос, который я задаю, связан только с активацией двухтактного загрузочного привода верхнего уровня с помощью сигнала логического уровня. Когда напряжение на стороне высокого напряжения относительно низкое, я понимаю, что это тривиально. Но как только напряжения на транзисторах превышают типичные значения Vds и Vgs, это становится труднее сделать. Я ожидаю, что какая-то схема изоляции будет задействована. Как именно выглядит эта схема - мой вопрос.

Я признаю, что если M4 является FET P-канала (или PNP), другая схема начальной загрузки не требуется. Но у меня возникают проблемы с представлением схемы, которая будет генерировать правильные значения Vgs для M4 и M3, поскольку внешние транзисторы переключаются назад и вперед.

Вот снимки экрана из двух разных таблиц данных, которые показывают схему, аналогичную той, что я нарисовал выше. Также не вдавайтесь в подробности о схеме «черного ящика» драйвера.

Из MIC4102YM :

И FAN7380 :

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

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

$V_\text{Boot Strap}$

На схеме ниже VCC является источником напряжения остальной цепи. Когда полевой МОП-транзистор выключен, заземление цепи загрузочного ремня соединено с заземлением цепи, таким образом, C1 и C2 заряжаются до уровня Vcc. Когда поступает входной сигнал для включения полевого МОП-транзистора, заземление цепи возбуждения затвора повышается до напряжения стока полевого МОП-транзистора. Диод D1 будет блокировать это высокое напряжение, поэтому C1 и C2 будут питать цепь управления в течение времени включения. Как только MOSFET снова выключен, C1 и C2 пополняют свои потерянные заряды от VCC.

Критерий дизайна:

• RB следует выбирать как можно ниже, чтобы не повредить D1.
• Емкость C2 должна быть выбрана достаточной для обеспечения цепи управления в течение самого длительного времени включения.
• $V_\text{High Voltage} - V_\text{CC}$

Входной сигнал должен быть изолирован от цепи загрузочного ремня. Некоторые возможные изоляторы:

оптрон

$\mu$$\mu$

Импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор является пространственным трансформатором для передачи прямоугольных импульсов. Они имеют меньшее количество витков, чтобы избежать паразитной емкости и индуктивности, и имеют более крупные сердечники для компенсации потери индуктивности из-за уменьшенного числа витков. Они намного быстрее оптопар. Время задержки составляет менее 100 нс в целом. Изображение выше только для иллюстрации. На практике ток, который они могут обеспечить, недостаточен для быстрой езды MOSFET; поэтому им нужны дополнительные схемы на практике.

Драйвер изолированного затвора

Управление изолированными воротами - относительно новая технология. Вся сложность управления воротами заключена в одну микросхему. Они так же быстры, как импульсные трансформаторы, но могут обеспечить несколько ампер пикового тока затвора. Некоторые продукты также содержат встроенные DC-DC преобразователи, поэтому они даже не нуждаются в загрузке. Тем не менее, все эти супер функции имеют свою цену.

Эм, IC имеет внутреннюю схему "сдвига уровня".

И схема сдвига уровня может быть такой, это похоже на FAN7380:

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

И ниже приведена блок-схема IR2110 (от международного выпрямителя AN978-b):