Alimentazione del chip controller PWM e gate driver con tensione stabilizzata. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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In molti progetti pratici di amplificatori PN per autoveicoli, il chip del controller PWM (ad esempio TL494, SG3524, ecc.) è alimentato direttamente dall'ingresso REMOTE (vedere le descrizioni degli amplificatori MTX e Jensen PN) attraverso un diodo protettivo collegato direttamente. Se è presente un gate driver esterno (inverter, ripetitore), il consumo di corrente dal bus REMOTE non supera i 20 mA e rientra quindi nelle capacità di qualsiasi unità principale. Quando il circuito integrato del controller opera direttamente sui gate degli interruttori MIS, il consumo medio di corrente aumenta fino a 50-80 mA (il limite termico per un circuito integrato in un contenitore DIP16 è 1 W a 45°C). È anche improbabile che sovraccarichi la sorgente del segnale REM. Allora perché inventare uno stabilizzatore separato o passare ad alimentare il circuito integrato del controller?

Ma perché. Il gate di un transistor MOS è semplicemente una capacità non lineare. Inoltre, è non lineare solo finché il canale non è completamente aperto (saturazione), dopodiché può essere tranquillamente considerato un semplice condensatore. A seconda della temperatura, un transistor MOS convenzionale inizia ad aprirsi a Uzi = 2-4 V, la saturazione, a seconda di T, Ic e Usi, avviene con una tensione dell'ordine di 5-10 V. Ad esempio, per IRFI 1010N (un eccellente interruttore a bassa resistenza) a 25°C la corrente nominale massima di 49A si ottiene a 6V, a 175°C - a 6.5V al gate (la carica al gate è di circa 60 nC).

Se la tensione del gate continua ad aumentare, allora... i limiti di corrente e potenza termica sicuramente non cambieranno. Ma sul gate apparirà una carica positiva in eccesso - circa 6 nC per volt, e a +12 V sul gate raggiunge 100 nC.

Ma quando il transistor si chiude, sicuramente non abbiamo bisogno di una carica in eccesso. Dopotutto, finché quei 100-60=40 nC di carica “extra” non fluiscono attraverso il gate driver verso terra, il transistor è ancora completamente aperto. Si tratta di un ritardo di spegnimento non necessario e di un carico aggiuntivo sul gate driver (che costringe a installare ripetitori irragionevolmente potenti).

Scopriamolo. La tensione di bordo durante il funzionamento è 14V. L'uscita remota è 13V. Meno 0.6 V sul diodo = alimentazione 12.4 V al microcircuito. Se i suoi transistor di uscita (Darlington) sono collegati da un inseguitore di emettitore, l'impulso di uscita raggiunge 11.0 V. Un ripetitore esterno richiederà un altro 1V. Totale: 11 V senza driver esterno, 10 V con uno. C'è un eccesso.

Cosa fare? Alimenta l'intero circuito di eccitazione (IC + driver) da uno stabilizzatore lineare, che fornisce esattamente la quantità di volt di potenza necessaria. E hai bisogno di: 7 V al gate + 0.7 V al follower + 1.3 V al transistor IC = 9 V in totale. E così c'è una riserva - 10V.

Inoltre è consigliabile prelevare la corrente di alimentazione dalla batteria, ed accendere lo stabilizzatore con una debole corrente dal Bus Remoto. E in modo che ci siano meno dettagli inutili.

LM2931, l'analogo sovietico di 1156EN5, è l'ideale per risolvere il problema. Ma solo in un pacchetto transistor a 5 pin! (sono disponibili opzioni con Uout fissa, con 3 uscite).

Questo circuito è appositamente progettato per applicazioni automobilistiche. Caratteristiche rispetto ai tradizionali stabilizzatori a 3 pin:

- Tensione di uscita regolabile 1.2-36 V, corrente di uscita fino a 100 mA.

- Caduta di tensione a 100 mA di corrente: tipico 300 mV, massimo 600 mV.

- Disconnessione del carico in caso di inversione di tensione e sovraccarico di emergenza (protezione da impulsi -50...+60V, tensione DC -30...+36V).

- Attivazione remota con segnale logico positivo (richiede 1 transistor NPN esterno, corrente di controllo fino a 50 μA).

- Il consumo di corrente non è superiore a 1 mA

Ecco come appare l'inclusione tipica più semplice:

La tensione di uscita è impostata dal divisore R4/R5: U=1.2 V * (R4+R5) / R4. Il valore di R4 (1.2 V della caduta di tensione di riferimento su di esso) è fino a 51 kOhm, forse inferiore. R3 - da 10 a 51 kOhm. Transistor: qualsiasi transistor a bassa potenza con bassa corrente di collettore inversa.

L'IC si accende quando la tensione all'ingresso Adj (collettore Q1) scende al di sotto di 2 V. I condensatori mostrati nel diagramma forniscono stabilità al regolatore e devono essere posizionati direttamente accanto ai pin del circuito integrato. Il carico impulsivo (controller PWM, ripetitori) deve essere derivato con condensatori ceramici locali.

Il transistor d'ingresso può essere sostituito con un fotoaccoppiatore a transistor (con bassa corrente di dispersione), con un resistore di zavorra adeguato nel circuito primario: in questo modo è garantita l'immunità al rumore all'ingresso di controllo.

Letteratura

1. "Microcircuiti per alimentatori lineari", Dodeka, Mosca 1999

Pubblicazione: klausmobile.narod.ru

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