Как напряжение бутстрепного конденсатора добавляется к напряжению источника?

Принципиальная схема ниже представляет собой n-канальный MOSFET на стороне высокого напряжения с бутстрапом (пока C1 разряжается).

Там написано, что после зарядки бутстрапного конденсатора:

Верхняя оптопара opt1 включается на 1 с, а нижняя оптопара Opt2 остается выключенной на 1 с. Теперь конденсатор C1 пытается поддерживать на нем напряжение 12 В, что повышает напряжение источника до 12 В. Это делает диод D1 смещенным в обратном направлении, так как его катодное напряжение теперь составляет 24 В для поддержания 12 В на конденсаторе. Теперь конденсатор C1 начинает разряжаться через верхнюю оптопару Opt1, и на затворе MOSFET Q1 появляется напряжение 24 В.

НО я не могу понять, как 12 вольт от источника добавляются к 12 вольтам заряженного конденсатора. Я имею в виду, что в момент разрядки конденсатор не включен последовательно с источником 12 вольт. (мне кажется, что конденсатор и исток подключены параллельно затвору мосфета)

Я думаю, что ток суммируется, но не напряжение. Как так напряжение источника добавляется к напряжению конденсатора, чтобы получить 24 В?

источник: https://www.engineersgarage.com/contributions/driving-high-side-mosfet-using-bootstrap-circuitry-part-17-17/ введите описание изображения здесь

Заряженный («большой») конденсатор ведет себя точно так же, как источник напряжения. Если VC = 12 В и в начале, когда MOSFET включает напряжение источника, например, Vs = 1 В, таким образом, напряжение на катоде D1 составляет 12 В + 1 В = 13 В, поэтому теперь напряжение источника составляет 13 В - Vgs = 10 В и напряжение на катоде D1 10В +12В = 22В
Откуда 10В?
Какой опто OPT1? Если бы C1 был батареей, вы бы поняли схему?
Это верхний
Я не уверен, правильно ли я понял: все 12 вольт от конденсатора пойдут на Vgs, а 12 вольт от основного источника пойдут на сопротивление нагрузки, так что в целом это похоже на напряжение 24В на затворе MOSFET. (это верно?)
Вы понимаете, как работает эта схема начальной загрузки? Почему светодиод увидит 3 В в течение короткого периода времени? electronics.stackexchange.com/questions/338838/…
@ G36 Как только он нажмет переключатель A, батарея и конденсатор будут соединены последовательно, поэтому напряжение составит 3 В, верно? Но на моей схеме C1 не будет включен последовательно с напряжением источника, когда он разряжается.
Да, но он будет включен последовательно с сопротивлением нагрузки
@ G36 Конденсатор включен последовательно с сопротивлением нагрузки, когда он разряжается? Я думал заряд от конденсатора просто обойдёт петлю(красная стрелка) и не дойдёт до резистора
Посмотрите здесь i.stack.imgur.com/WhPwy.png В момент времени t0 напряжение затвора Vcc = 12 В, а напряжение нагрузки будет VL = 12 В - Vgs = 12 В - 4 В = 8 В, но поскольку у нас есть заряженный конденсатор параллельно с вгс. Напряжение на катоде D1 сразу подскочит до Vc + VL = 12 В + 8 В = 20 В, и в то же время напряжение нагрузки подскочит с 8 В до 12 В, а Vc + VL = 24 В.
Хорошо, теперь я понял. Также я думаю, что это будет работать, даже если R4 не будет, так как весь заряд C1 все равно пойдет на затвор-исток MOSFET, я прав?
R4 на самом деле не играет роли в начальном источнике, он предназначен для предотвращения «ложного включения». Это сопротивление разряжает любой заряд, который может накапливаться на затворе MOSFET (у него есть паразитная емкость). Если затвор оставить плавающим, OPT1 и OPT2 выключены/разомкнуты, а R4 отсоединен, учитывая малую утечку и высокое сопротивление затвора MOSFET, может возникнуть статический заряд, что приведет к «случайному» включению MOSFET.

Ответы (2)

Оптопары - это просто ваши переключатели включения и выключения.

Вам нужен загрузочный конденсатор, потому что вы пытаетесь управлять N-канальным MOSFET на стороне высокого напряжения, и поэтому вам потребуется напряжение между затвором и истоком MOSFET, превышающее его пороговое значение.

Когда MOSFET включен, вы будете посылать 12 В на нагрузку, и поэтому узел между источником и нагрузкой находится на уровне ~ 12 В, поэтому, чтобы MOSFET оставался включенным, вам нужно напряжение выше 12 В.

Обратите внимание, как конденсатор (отрицательная клемма) находится в узле между нагрузкой и истоком MOSFET.

  1. Когда MOSFET выключен, нижняя оптопара включена, конденсатор будет заряжаться примерно до 12 В через нагрузку и частично через оптопару.

  2. При включении мосфета включается верхняя оптопара.

    а. конденсатор подаст на затвор напряжение по отношению к истоку выше порогового значения.

    б. МОП-транзистор включится, и узел в истоке мосфета поднимется до ~ 12 вольт.

    в. Напряжение между затвором и истоком MOSFET не изменится, потому что оно обеспечивается конденсатором, но если вы наблюдаете напряжение относительно земли, напряжение будет расти независимо от падения напряжения на нагрузке, которое обеспечивает «смещение». .Если вы измеряете напряжение затвора относительно земли, вы измеряете две вещи: Vgs + Vload. Чтобы МОП-транзистор оставался включенным, требуется только, чтобы Vgs было выше его порогового значения, конденсатор обеспечивает этот «самозапускающийся» / «плавающий» источник напряжения.

    д. Итак, что касается gnd, у вас изначально будет значение выше 12 В, в идеале 12 В + 12 В, которое будет медленно разряжаться через сопротивления R3 и R4 и обратный ток утечки диода. Если переключение быстрое, вы даже не заметите никакого разряда.

  3. Вы выключаете МОП-транзистор, и напряжение узла источника МОП-транзистора возвращается к Gnd, а бутстрепный конденсатор снова заряжается, какой бы заряд он ни потерял.

Цикл повторяется.

Я не уверен, правильно ли я понял: все 12 вольт от конденсатора пойдут на Vgs, а 12 вольт от источника пойдут на сопротивление нагрузки, так что в целом это похоже на напряжение 24 В. на затворе МОП-транзистора.
Ключ в том, где вы ссылаетесь на напряжение. Mosfet Vgs (разность напряжений между затвором и истоком мосфета) не превышает 12В. Напряжение на затворе MOSFET относительно земли будет падением напряжения на вашей нагрузке + напряжение конденсатора. Напряжение на истоке МОП-транзистора относительно земли будет ~ 0, когда МОП-транзистор выключен, и ~ 12 В, когда МОП-транзистор включен.

Это небольшое упрощение. Когда переключатель разомкнут (игнорируя ваш нагрузочный резистор), напряжение от стока к истоку на Q1 составляет 12 В, напряжение на истоке примерно равно 0. Теперь скажем, что вы закрываете эту оптопару. Для включения Q1 требуется очень небольшой ток (достаточный только для зарядки емкости затвора), так что крышка будет оставаться довольно полной, иначе говоря, на ней все еще есть 12 В. Однако, когда переключатель замкнут, этот исходный узел теперь находится на уровне 12Vish. Поскольку крышка все еще заряжена, а на ее «низкой» стороне есть 12 В, на крышке теперь находится 24 В относительно земли.

Я не уверен, правильно ли я понял: все 12 вольт от конденсатора пойдут на Vgs, а 12 вольт от источника пойдут на сопротивление нагрузки, так что в целом это похоже на напряжение 24 В. на затворе МОП-транзистора.
Не совсем. Перерисуйте схему без полевого транзистора. Вы видите, что крышка наполнится до 12В, теперь она заряжена. Когда вы включаете этот полевой транзистор, 12 В от вашего источника теперь подаются на источник полевого транзистора (прямо на нагрузочном резисторе). Так как шапке некуда было разряжаться, то все равно на 12В. Напряжение на крышке не меняется! Единственное, что изменилось, это то, что теперь вы снова «добавляете» 12 В из источника. Мне нравится ответ @Andy aka. Думайте о крышке как о батарее, и это будет иметь больше смысла.
Как напряжение бутстрепного конденсатора добавляется к напряжению источника?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v