Condensador de arranque en un circuito de control de medio puente

Circuitos integrados: los controladores de medio puente, como, por ejemplo, IR2153 o IR2110, implican la inclusión en el circuito general de un llamado condensador de arranque (separado) para el suministro de energía independiente al circuito de control de la llave superior.

Mientras la tecla inferior está abierta y conduce corriente, el condensador de arranque está conectado a través de esta tecla inferior abierta al bus de alimentación negativo, y en este momento puede recibir carga a través del diodo de arranque directamente desde la fuente de alimentación del conductor.

Cuando se cierra la tecla inferior, el diodo de arranque deja de suministrar carga al condensador de arranque, ya que el condensador está desconectado del bus negativo en el mismo momento, y ahora puede funcionar como una fuente de alimentación flotante para el circuito de control de puerta de la tecla de medio puente superior.

Dicha solución está justificada, porque la energía que a menudo se requiere para la administración de claves es relativamente pequeña, y la energía consumida simplemente se puede reponer periódicamente de la fuente de alimentación de bajo voltaje del conductor directamente durante el funcionamiento de la unidad de alimentación. Un ejemplo sorprendente es la etapa de salida de baja frecuencia de casi cualquier inversor de baja potencia 12-220.

En cuanto a la capacidad del condensador de arranque, no debe ser demasiado grande (para poder recargarse completamente a tiempo mientras la tecla inferior está abierta) y no demasiado pequeña para no solo descargar los elementos del circuito con anticipación, sino también poder mantener constantemente una cantidad suficiente cargar sin una caída de voltaje notable, por lo que esta carga es más que suficiente para el ciclo de control de la tecla superior.

Por lo tanto, al calcular la capacitancia mínima de un condensador de arranque, se tienen en cuenta los siguientes parámetros significativos: la carga de la puerta de la tecla superior Qg, el consumo de corriente de la etapa de salida del microcircuito en el modo estático Is y la caída de voltaje a través del diodo de arranque Vbd.

El consumo de corriente de la etapa de salida del microcircuito puede tomarse con un margen de Is = 1 mA, y la caída de voltaje a través del diodo debe tomarse igual a Vbd = 0.7V. En cuanto al tipo de condensador, debe ser un condensador con una corriente de fuga mínima, de lo contrario, la corriente de fuga del condensador también deberá tenerse en cuenta. Un condensador de tantalio es muy adecuado para la función de arranque, ya que los condensadores de este tipo tienen la corriente de fuga más pequeña de otras contrapartes electrolíticas.

Ejemplo de calculo

Supongamos que necesitamos seleccionar un condensador de arranque para alimentar el circuito de control de la tecla superior de un medio puente montado en transistores IRF830 y que funciona a una frecuencia de 50 kHz, y el interruptor de puerta de la tecla superior (el voltaje de control teniendo en cuenta la caída de voltaje a través del diodo será de 11.3 V) a este voltaje 30 nC (la carga completa de la puerta Qg está determinada por la hoja de datos).

Deje que la tensión en el condensador de arranque no exceda dU = 10 mV. Esto significa que el principal cambio de voltaje permitido en el condensador de arranque en un ciclo de la operación de medio puente debe ser provocado por dos consumidores principales: el microcircuito en sí y la puerta del polo de campo controlada por él. Entonces el condensador se recargará a través del diodo.

El ciclo de desarrollo del microcircuito dura 1/50000 segundos, lo que significa que cuando se consume en modo estático 1 mA, la carga disipada por el microcircuito será igual a

Q microcircuitos = 0.001 / 50000 = 20 nC.

Q puerta = 30 nC.

Al devolver estas cargas, el voltaje a través del condensador no debe cambiar en más de 0.010 mV. Entonces:

SB * dU = Q microcircuito + Q puerta.

Reset = (circuitos Q + puerta Q) / dU.

Para nuestro ejemplo:

Cbt = 60 nl / 0.010V = 6000 nF = 6.0 uF.

Elegimos un condensador con una capacidad de 10 microfaradios de 16 V, tantalio. Algunos desarrolladores recomiendan multiplicar la capacitancia mínima del capacitor por 5-15, con seguridad.En cuanto al diodo de arranque, debe ser de acción rápida y soportar el voltaje máximo de la parte de potencia del medio puente como el reverso.