Как согласовать драйвер затвора с Power MOSFET?

Мощность, необходимая для управления МОП-транзисторами, не зависит от мощности, рассеиваемой драйвером IR2110. Возможности драйвера на самом деле не полностью задокументированы. Компания IR разработала и задокументировала микросхему для конкретных комбинаций транзисторов и резисторов. Поскольку вашего транзистора нет в списке, вам нужно либо найти альтернативный способ вычисления рассеиваемой мощности; либо еще, нужно найти график (в техпаспорте), на котором есть транзистор с Qg не меньше вашего, и таким же сопротивлением. Проблема со вторым подходом заключается в том, что таблицы данных предполагают$T_A$составляет 25°С, если не указано иное. Вы не указываете в своей задаче, какова температура окружающей среды в помещении, поэтому «правильно» определить возможности невозможно.

Я дам вам общий способ оценки производительности.

Мы можем оценить сопротивление драйвера Mosfets внутри IR2110. Это основной источник нагрева в этом чипе. Нас интересует только наихудший сценарий, когда чип будет поврежден и$T_J >= 125C$Я не вижу данных для 150C, поэтому наша максимальная оценка будет для 125C.

Данные, которые нам нужны для оценки сопротивления, — это ток короткого замыкания.

В техническом паспорте указано, что типичный ток короткого замыкания показан на графиках 26 и 27. На них показаны «типичный» и «минимальный» ток короткого замыкания от 1,5 до 2,0 А при$T_J=125C$Нам нужно выбрать наихудший сценарий, то есть максимальное сопротивление (и, как правило, максимальное рассеивание мощности). Итак, мы выбираем значение короткого замыкания 1,5 А, а 15 В / 1,5 А = 10 Ом.

Таким образом, наихудший сценарий означает, что когда вы покупаете IR2110, вы получаете худший чип, который производит производитель, и внутри чипа есть полевой МОП-транзистор с сопротивлением 10 Ом. Поскольку вы указываете последовательно с микросхемой резистор 10 Ом, максимальный ток возбуждения будет 15 Вольт/20 Ом = 0,75 А.

Следовательно, схема не даст ожидаемых 1,37 А в горячем состоянии. Это даст вам около 54% ​​того, что вы ожидаете. Однако наиболее важным является фактическое время переключения транзистора.

Вы указали 270 нКл при 15 В для драйвера затвора. Плато напряжения Mosfet указано на уровне 4,7 В. На этом плато напряжения происходит большая часть рассеивания мощности при включении. Таким образом, мы можем оценить время включения как (15 В - 4,7 В) / 20 Ом * t = 270 нКл. Следовательно, t ~ = 525 нсек. Фактическое время может быть немного больше, но мне нужно будет запустить задачу через симулятор нелинейной схемы, чтобы получить точный результат. Мне нужен ответ на мой собственный вопрос (другая тема), прежде чем я смогу это сделать. Поэтому вместо этого я дам грубую оценку.

Чтобы оценить, я нахожу средний ток, который заряжает Mosfet; вычислить мощность, рассеиваемую внутри силовых полевых транзисторов IR2110; затем конвертируйте это в джоули.

270nC / 525ns = 0.514A (average).
10 Ohms * (0.514**2) = 2.64 Watts
2.65Watts * 525ns = 1.39u Joule for turn on.
( Turn off... is probably about the same. )

Таким образом, каждый цикл нагревает IR2110 примерно на 2,8 микроджоуля.

Вы сказали, что ваша схема будет работать на частоте 100 кГц. Поскольку 10 мкс больше, чем 525 нс*2, мы можем с уверенностью вычислить мощность на основе 2,8 микроджоулей/Гц. Рассеиваемая энергия составляет около 2,8e-6 * 100e3 = 0,28 Вт. В два раза больше для двух транзисторов.

Итак, мы хотим знать, насколько сильно это повысит температуру чипа: 0,56 Вт * 75°C/Вт = 42°C.

Я бы оценил повышение температуры чипа IR2110 на 42°C, чтобы управлять вашими двумя MOSFET на частоте 100 кГц.

Также будет тепло из-за частей, управляющих полевыми транзисторами внутри IR2110 ... но этот нагрев почти всегда намного меньше четверти мощности, рассеиваемой в драйверах полевых транзисторов. Итак, я бы добавил еще 10C в качестве большого запаса прочности, и плохо сделанный чип все равно не должен подняться выше 52C, в худшем случае.

Поскольку я рассчитал сопротивление при 125°С, это означает, что чип должен безопасно разогревать ваш мосфет до 125-52=73°С. Это может работать в более жаркой среде, но это небезопасно предполагать.

Есть небольшие проблемы с моим анализом, но нет простого способа улучшить оценку с данными, приведенными для IR2110. Необходимо учитывать нелинейность сопротивления мосфетов, но без симулятора процесс подвержен ошибкам. Итак, цифра, которую я вам даю, "приблизительна".