¿Cómo manejo un MOSFET de lado alto en un convertidor unipolar CC-CA de alto voltaje y baja potencia?
Estoy trabajando en un controlador piezoeléctrico simple de dos etapas que consiste en un convertidor de retorno DC-DC (programable de 50V a 250V) y un inversor unipolar de medio puente DC-AC. ¡El convertidor flyback está funcionando muy bien! ... Pero tengo problemas con la etapa DC-AC.
La etapa CC-CA toma el CC de alto voltaje generado por el convertidor flyback y crea un voltaje alto arbitrario (0v a Vboost) en V_out cuando Q_high (aumenta el voltaje) y Q_low (disminuye el voltaje) se activan / desactivan. Usando un divisor de voltaje para la retroalimentación V_out, comparo el voltaje de salida con mi forma de onda de referencia deseada en la memoria de mi procesador y genero los pulsos necesarios para crear la forma de onda arbitraria (Cuadrado, Triángulo, Sinusoide, diente de sierra, etc.).
Actualmente, la puerta Q_high está siendo impulsada por mi MCU a 5 V, que obviamente no es lo suficientemente alta para producir los Vgs necesarios para mantener el transistor encendido a medida que aumenta Vout.
Empecé a leer sobre controladores de puerta y circuitos de arranque. El controlador de puerta IRS20752LPBF me llamó la atención, pero me preocupa que este dispositivo no funcione cuando mi voltaje de carga V_out cambie en función del tiempo.
Entonces, mi pregunta para todos: ¿cuál es un buen método para controlar el MOSFET del lado alto, dado que V_out es una forma de onda AC (unipolar)? ¿Y puedo usar un controlador de puerta en esta aplicación?
Mis suposiciones: No necesito un circuito de arranque para controlar Q_high, ya que estoy de acuerdo con mantener V_out 5V o más por debajo de V_boost. En segundo lugar, no puedo subir Q_high a V_boost cuando quiero encenderlo, y GND cuando está apagado, ya que eso violará las calificaciones máximas de Vgs; Necesito ser más inteligente y conducir la puerta con V_out (apagado) o Vout + Vth (encendido).
Respuestas
Entonces encontré una solución que no solo es súper simple, sino que funciona extremadamente bien. Todo lo que se requiere es una resistencia conectada entre la puerta y la fuente del transistor del lado alto, y un condensador de bloqueo de CC conectado entre la salida de la MCU y la puerta del transistor.
La resistencia se asegura de que Vgs = 0 cuando se supone que el transistor está apagado, y hace que Vg siga Vs para que Vgs nunca se viole. Cuando la salida de la MCU es baja, el condensador se carga a Vo. Cuando la salida es alta, un lado del capacitor está a 5V y el otro ahora está a Vo + 5v. Mientras el transistor está encendido, el capacitor se descarga a través de la resistencia y Vgs disminuye ligeramente. Siempre que el ciclo de trabajo se mantenga corto (y RC largo), Vgs (th) siempre se cumplirá durante todo el pulso alto.
