Выбор подходящего блока питания для микросхемы драйвера MOSFET

Я хотел бы использовать микросхему драйвера MOSFET TC4427, чтобы коммутировать ток через IGBT AUIRG4PH50S, который будет включен последовательно с резистивной нагрузкой. Источник питания, обеспечивающий основной ток через нагрузку, будет около 1 В и 100 А. Еще одна деталь заключается в том, что я хотел бы иметь до x8 IGBT (каждый со своим TC4427) - параллельно, чтобы обрабатывать более высокие общие токи через основную нагрузку. Затем все x8 этих IGBT будут переключаться одновременно. Нагрузка будет переключаться только один раз в секунду.

введите описание изображения здесь

TC4427 будет управлять затвором IGBT до +15 В, когда он «включен», поэтому мне нужно выбрать источник питания +15 В для питания вывода VDD TC4427. Чтобы изолировать источник питания от других частей схемы, я хотел бы, чтобы этот источник питания +15 В был изолирующим преобразователем постоянного тока (этот источник питания преобразователя постоянного тока отделен от источника, обеспечивающего основной ток через нагрузку, хотя они имеют одну и ту же землю. )

Мой вопрос: как выбрать мощность этого преобразователя постоянного тока в ваттах? В техническом описании TC4427 указан пиковый выходной ток 1,5 А. Значит ли это, что в процессе переключения преобразователь постоянного тока +15 В должен будет обеспечивать P = (1,5 А x 15 В) = 22,5 Вт для каждого IGBT? Или мне нужно как-то рассчитать фактический выходной ток драйвера на основе емкости затвора этой конкретной модели IGBT?

Я присматриваюсь к чему-то вроде XP Power JSM1012S15 (10 Вт, выход 670 мА), но я не уверен, будет ли этого достаточно или будет полностью излишним для этого приложения. Спецификация находится здесь: https://www.xppower.com/fr/Product/JSM10-Series

Любое руководство о том, как рассчитать эти вещи, было бы здорово.

редактировать: позже я нашел полезную ссылку для разбивки различного энергопотребления драйвера MOSFET: Избегайте перенапряжения драйвера MOSFET http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01327A.pdf

Будет ли IGBT работать даже при ОДНОМ ВОЛЬТЕ? И если будет работать, то насколько БЫСТРО? Что касается GateDrivers, поместите шунтирующий колпачок номиналом 0,1 мкФ в пределах 1 миллиметра от микросхемы. И используйте GroundPlane без прорезей. Не используйте разъемы для ИС.
Вы правы, в техническом описании указано, что VCE(on) ~1,5 В, так что в итоге у меня, вероятно, будет пара вольт.

Ответы (1)

Управление полевыми транзисторами или IGBT эффективно заряжает и разряжает конденсатор на любой частоте переключения. Чем быстрее вы заряжаете и разряжаете емкость затвора, тем эффективнее переключатель, поскольку период частичной проводимости короче.

Любой FET или IGBT будет иметь заряд в кулонах, указанный для затвора при различных напряжениях возбуждения. Обычно есть сюжет, как показано ниже. Учитывая, что вы подаете ~ 15 В на затвор вашего IGBT AUIRG4PH50S, каждый заряд и разряд вам нужно перемещать это количество заряда.

д "=" 130 н С

                                        Таблица заряда ворот

Поскольку Amp определяется следующим образом, математика становится очень простой.

1 А м п "=" 1 С 1 С е с

Средний ток, который будет использовать ваш драйвер, равен частоте переключения, умноженной на количество заряда, перемещаемого за каждый период. Для вашего приложения с частотой переключения 1 Гц вы будете использовать ~ 1 Гц * 130 нКл = 130 нА на IGBT.

я а в г "=" ф с ж * д г

Пиковый ток , который будет использовать ваш драйвер, соответствует закону Ома. У вас есть сопротивление в вашем приводе, а также последовательный резистор с затвором и некоторое динамическое сопротивление затвора в IGBT, которое часто указывается в техническом описании. Существуют некоторые сложности более высокого уровня, также зависящие от напряжения на транзисторе, емкости Миллера и т. Д. Для хорошего приближения первого порядка вы можете просто использовать любой последовательный резистор, который у вас есть между драйвером и затвором. Прямо сейчас это выглядит как ничто, но вы можете подумать о добавлении некоторых, чтобы помочь защитить драйвер, уменьшить звон и разрешить управление скоростью нарастания на транзисторе (как быстро он включается и выключается для управления ЭМС, звоном и т. д.)

я п к ≈ в г р я в е р / р г

Другие примечания:

  1. IGBT имеют постоянное падение напряжения ~ 1-2 вольта, поэтому для приложений с низким напряжением, подобных этому, они не годятся. Вместо этого используйте полевой транзистор.

  2. В то время как ваш средний ток возбуждения очень низкий, вам нужна большая емкость на плате драйвера для буферизации больших (10+ ампер), похоже, что вы будете тянуть в течение нескольких нано или микросекунд, необходимых для зарядки и разрядки ваших ворот. во время переключения.

Поскольку я буду переключаться раз в секунду или каждые 10 секунд или около того, по сути, это всего лишь один импульс тока на затвор?
Да, несмотря на то, что это будет большой импульс, он будет коротким и буферизован конденсаторами в вашем источнике питания... Таким образом, вы можете иметь довольно небольшой источник питания.
Спасибо @MadHatter. Поэтому я могу добавить резистор затвора, скажем, 10 Ом каждый, плюс выходное сопротивление TC4427 (7 Ом), что дает пиковый ток 15 В / 17 Ом = ~ 900 мА / IGBT. Вы говорите, что этот ток должен в первую очередь обеспечиваться крышками резервуаров на контакте VDD каждого TC4427? Если да, то есть ли приблизительный расчет, который я могу сделать, чтобы оценить размер каждой крышки, необходимой для этого? Просто на каждой крышке должно храниться не менее 150 нКл, поэтому она должна быть не менее C = 150 нКл / 15 В = 10 нФ? Во-вторых, у меня все еще проблема, как получить мощность основного DCDC-преобразователя, который перезаряжает конденсаторы?
Вы на правильном пути. Имеют некоторую объемную емкость, например, электролитические 10 мкФ и т. Д. Наряду с керамикой 0,1 мкФ. Что касается мощности, вы усредняете ток, умноженный на напряжение, поэтому 15 В * 130 нА, фактически ничего. Чтобы быть в безопасности, я бы просто выбрал что-то вроде 1 Вт, если у вас есть место для него, для небольшого дизайна я бы рассмотрел обычный линейный 500 мА .... Но больше всегда хорошо.
Также убедитесь, что ваш резистор может выдерживать пиковый ток/мощность. Я бы не использовал здесь ничего меньше ~ 1206. Только предположение.
Выбор подходящего блока питания для микросхемы драйвера MOSFET
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v