Stromversorgung des PWM-Controller-Chips und der Gate-Treiber mit stabilisierter Spannung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Überspannungsschutz

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In vielen praktischen Designs von Automobil-PN-Verstärkern wird der PWM-Controller-Chip (z. B. TL494, SG3524 usw.) über eine direkt angeschlossene Schutzdiode direkt vom REMOTE-Eingang (siehe Beschreibungen der MTX- und Jensen-PN-Verstärker) mit Strom versorgt. Wenn ein externer Gate-Treiber (Wechselrichter, Repeater) vorhanden ist, überschreitet die Stromaufnahme vom REMOTE-Bus nicht mehr als 20 mA und liegt somit im Rahmen der Möglichkeiten einer beliebigen Head-Unit. Wenn der Controller-IC direkt an den Gates von MIS-Schaltern arbeitet, erhöht sich sein durchschnittlicher Stromverbrauch auf 50–80 mA (die thermische Grenze für einen IC in einem DIP16-Gehäuse beträgt 1 W bei 45 °C). Es ist auch unwahrscheinlich, dass die REM-Signalquelle überlastet wird. Warum dann einen separaten Stabilisator oder Schalter erfinden, um den Controller-IC mit Strom zu versorgen?

Aber warum. Das Gate eines MOS-Transistors ist einfach eine nichtlineare Kapazität. Darüber hinaus ist er nur so lange nichtlinear, bis der Kanal vollständig geöffnet ist (Sättigung), danach kann er getrost als einfacher Kondensator betrachtet werden. Abhängig von der Temperatur beginnt ein herkömmlicher MOS-Transistor bei Uzi = 2-4V zu öffnen, Sättigung tritt - abhängig von T, Ic und Usi - bei einer Spannung in der Größenordnung von 5-10V ein. Beispielsweise wird für IRFI 1010N (ein ausgezeichneter Schalter mit niedrigem Widerstand) bei 25 °C der maximale Nennstrom von 49 A bei 6 V erreicht, bei 175 °C – bei 6.5 V am Gate (Gate-Ladung beträgt etwa 60 nC).

Wenn die Gate-Spannung weiter ansteigt, dann... werden sich die Strom- und Wärmeleistungsgrenzen definitiv nicht ändern. Am Gate tritt jedoch eine überschüssige positive Ladung auf – etwa 6 nC pro Volt, und bei +12 V am Gate erreicht sie 100 nC.

Aber wenn der Transistor schließt, brauchen wir definitiv keine überschüssige Ladung. Denn bis diese 100-60 = 40 nC „zusätzliche“ Ladung durch den Gate-Treiber zur Masse fließen, ist der Transistor immer noch vollständig geöffnet. Dies ist eine unnötige Verzögerung beim Herunterfahren und eine zusätzliche Belastung des Gate-Treibers (was Sie dazu zwingt, unverhältnismäßig leistungsstarke Repeater zu installieren).

Lass es uns herausfinden. Die Bordspannung im Betrieb beträgt 14V. Der Remote-Ausgang beträgt 13 V. Minus 0.6 V an der Diode = 12.4 V Stromversorgung der Mikroschaltung. Wenn seine Ausgangstransistoren (Darlingtons) über einen Emitterfolger verbunden sind, erreicht der Ausgangsimpuls 11.0 V. Ein externer Repeater benötigt noch einmal 1V. Insgesamt – 11 V ohne externen Treiber, 10 V mit einem. Es gibt einen Überschuss.

Was zu tun? Versorgen Sie den gesamten Erregerkreis (IC + Treiber) mit Strom über einen linearen Stabilisator, der genau so viele Volt Strom liefert, wie benötigt werden. Und Sie benötigen: 7 V am Gate + 0.7 V am Follower + 1.3 V am Transistor-IC = insgesamt 9 V. Und damit eine Reserve vorhanden ist - 10V.

Darüber hinaus empfiehlt es sich, den Versorgungsstrom der Batterie zu entnehmen und den Stabilisator mit einem schwachen Strom vom Fernbus einzuschalten. Und damit es weniger unnötige Details gibt.

LM2931, das sowjetische Analogon von 1156EN5, ist ideal zur Lösung des Problems. Aber nur im 5-Pin-Transistorgehäuse! (Es gibt Optionen mit einem festen Uout, mit 3 Ausgängen).

Diese Schaltung ist speziell für Automobilanwendungen konzipiert. Merkmale im Vergleich zu herkömmlichen 3-Pin-Stabilisatoren:

- Einstellbare Ausgangsspannung 1.2–36 V, Ausgangsstrom bis zu 100 mA.

- Spannungsabfall bei 100 mA Strom – typisch 300 mV, maximal 600 mV.

- Lastabschaltung bei Netzumkehr und Notstromüberlastung (Impulsschutz -50...+60V, Gleichspannung -30...+36V).

- Fernauslösung mit positivem Logiksignal (erfordert 1 externen NPN-Transistor, Steuerstrom bis zu 50 μA).

- Stromaufnahme nicht höher als 1 mA

So sieht die einfachste typische Inklusion aus:

Die Ausgangsspannung wird durch den Teiler R4/R5 eingestellt: U=1.2V * (R4+R5) / R4. Der Wert von R4 (1.2 V der Referenzspannung fallen darüber ab) beträgt bis zu 51 kOhm, möglicherweise weniger. R3 - von 10 bis 51 kOhm. Transistor – jeder Transistor mit geringer Leistung und niedrigem Sperrkollektorstrom.

Der IC schaltet sich ein, wenn die Spannung am Adj-Eingang (Q1-Kollektor) unter 2 V fällt. Die im Diagramm gezeigten Kondensatoren sorgen für Stabilität des Reglers und sollten direkt neben den IC-Pins platziert werden. Die Impulslast (PWM-Controller, Repeater) sollte mit lokalen Keramikkondensatoren überbrückt werden.

Der Eingangstransistor kann durch einen Transistor-Optokoppler (mit geringem Leckstrom) ersetzt werden, mit einem geeigneten Ballastwiderstand im Primärkreis – dann ist die Störfestigkeit am Steuereingang gewährleistet.

Literatur

1. „Mikroschaltungen für lineare Stromversorgungen“, Dodeka, Moskau 1999

Veröffentlichung: klausmobile.narod.ru

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