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Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET superiori

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET superiori

Messaggioda Foto UtenteFirenze02 » 10 ott 2018, 18:29

Ciao,
Sto progettando un Full Bridge Inverter composto da 4 MOSFETs SiC con VGS=+18V.
Come saprete, l'alimentazione dei driver superiori deve essere isolata ma attualmente non sono stato in grado di trovare un DC-DC converter in grado di assicurare VGS=+18V, Isink=Isource=10A (valori massimi).

Cosa utilizzare solitamente alimentare i driver dei MOSFET superiori per queste applicazioni? Avete qualche componente da consigliarmi?

Grazie.
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[2] Re: Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET super

Messaggioda Foto Utenteesisnc » 10 ott 2018, 19:36

Isink e Isource = 10 A è la corrente max. di picco che il driver del gate deve estrarre/fornire alla capacita' di gate del MOSFET (Ciss=Cgs+Cgd) per portarlo in stato OFF/ON. Isink e Isource non è la corrente che deve fornire il DC/DC converter che altrimenti dovrebbe avere una potenza nominale di 18x10 = 180 W. Si usa un DC/DC converter da 5/8 W e poi si mette VICINO all'alimentazione del driver una coppia di condensatori elettrolitico/MKP in parallelo che costituisce il "serbatoio" da cui il driver estrae, in modo impulsivo, il picco di corrente di 10 A che dici tu.
Considera che per spegnere efficacemente un SiC occorre un livello di tensione di gate negativa asimmetrica (tipo +15V/-8V).
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[3] Re: Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET super

Messaggioda Foto Utentebrabus » 11 ott 2018, 8:57

Firenze02 ha scritto:Ciao,
Sto progettando un Full Bridge Inverter composto da 4 MOSFETs SiC con VGS=+18V.
Come saprete, l'alimentazione dei driver superiori deve essere isolata (...)


No, non deve essere isolata. Serve solamente un driver in grado di erogare una tensione superiore a quella di Source, in modo da aprire il canale. Tipicamente si usa la tecnica bootstrap.

Valido anche il commento di Foto Utenteesisnc.
Alberto.
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[4] Re: Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET super

Messaggioda Foto Utenteesisnc » 11 ott 2018, 16:32

brabus ha scritto: Serve solamente un driver in grado di erogare una tensione superiore a quella di Source, in modo da aprire il canale. Tipicamente si usa la tecnica bootstrap.


Questo e' un metodo valido per gambe di convertitori con bus DC a bassa tensione, tipicamente qualche decina di volt (alimentazione motorini in c.c. e simili). Gli integrati driver (tipo IR e simili) con shift-level interno e alimentazione lato alto con tecnica boostrap sono specificati al massimo per 600 Vcc ma per esperienza personale stateci lontano come dalla peste. Sono molto critici, magari funzionano bene per un po e poi scoppiano improvvisamente perche' sono molto sensibili ai disturbi indotti sul bus DC.
Io in applicazioni industriali, inverter per motori, convertitori DC/AC ecc. i dispositivi di ogni gamba di ponte sia monofase/trifase li ho visti sempre pilotati con driver con 4/6 alimentazioni dedicate ed indipendenti tra loro, mai con bootstrap.
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[5] Re: Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET super

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 13 ott 2018, 16:24

esisnc ha scritto:... Gli integrati driver (tipo IR e simili) con shift-level interno e alimentazione lato alto con tecnica boostrap sono specificati al massimo per 600 Vcc ma per esperienza personale stateci lontano come dalla peste. Sono molto critici, magari funzionano bene per un po e poi scoppiano improvvisamente perche' sono molto sensibili ai disturbi indotti sul bus DC...


Indipendentemente da come è ricavata la tensione di alimentazione per il driver del mosfet superiore, che non mi pare sia un problema se si utilizza la tecnica bootstrap, che può fare uso di un diodo esterno ben dimensionato, come fai poi a pilotare il driver? utilizzi un optoisolatore o cosa?

Chiedo questo perché mi pare che a renderli non molto affidabili non sia tanto la tecnica bootstrap, mo lo shift-level interno, o sbaglio?
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[6] Re: Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET super

Messaggioda Foto Utenteesisnc » 14 ott 2018, 8:19

BrunoValente ha scritto: come fai poi a pilotare il driver? utilizzi un optoisolatore o cosa?


Si pilotano direttamente dalla logica di comando avendo l'accortezza di dare almeno 0,8 - 1 us di tempo morto tra i segnali di pilotaggio HI e LO per evitare la cross-conduction della gamba dell'inverter.

BrunoValente ha scritto:Chiedo questo perché mi pare che a renderli non molto affidabili non sia tanto la tecnica bootstrap, mo lo shift-level interno, o sbaglio?


Sarei felice di risponderti, ma non lo so. So che bisogna curare bene il layout del circuito : Vss (massa della logica) e COM (source del dispositivo basso = negativo del bus DC) sono collegati insieme anche se nei data sheet hanno simboli diversi (massa di segnale e massa di potenza). Sulla massa di potenza COM c'e' il ritorno della corrente dal bus DC e se raddrizzi direttamente dalla rete (monofase), attraverso i diodi del ponte il punto COM e' di fatto collegato al neutro o alla fase della distribuzione. Quindi tutti i disturbi condotti sulla rete vengono sparati direttamente sui terminali di massa del tuo circuito, compresa la massa dell'elettronica di controllo con micro e CMOS. Forse per questo il circuito e' particolarmete critico e poco affidabile.
Posso dirti per esperienza diretta che apparecchi (tutti rigorosamente testati secondo direttive CE in laboratori accreditati) mandati a spasso per il mondo, in certe zone funzionano senza problemi, in altre saltano come tappi di prosecco a capodanno.
Quindi ecco spiegata la mia personale raccomandazione : non usate questi driver.

P.S. Imperativo usare sonde differenziali per le misure su tali circuiti.
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[7] Re: Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET super

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 14 ott 2018, 9:54

esisnc ha scritto:Si pilotano direttamente dalla logica di comando

Se faceste uno schema di potenza, anche chi non è del "ramo" potrebbe seguire meglio.
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[8] Re: Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET super

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 14 ott 2018, 12:22

esisnc ha scritto:Quindi ecco spiegata la mia personale raccomandazione : non usate questi driver.


Concordo con EcoTan, se provi a buttare giù un paio di schemini, buono e cattivo, capiamo meglio cosa intendi, la cosa è interessante.
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[9] Re: Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET super

Messaggioda Foto Utentemarioursino » 14 ott 2018, 22:23

Penso tu stia confondendo la Vgs,th con il maximum rating.
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[10] Re: Alimentazione isolata a +18V per Driver dei MOSFET super

Messaggioda Foto Utentevenexian » 15 ott 2018, 10:53

esisnc ha scritto:non usate questi driver.

Di apparecchiature, anche 'safety-critical' che utilizzano high side driver basati su bootstrap ce ne sono in giro decine di milioni, essenzialmente tutte funzionanti.

Se le vostre saltano come le bottiglie di prosecco, la responsabilità non è dei driver, ma del progetto della macchina che risulta inadatto alle condizioni nelle quali deve operare.
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