Modo corretto di collegare la logica GND / alimentazione GND sul driver MOSFET


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Sto cercando di costruire half bridge usando il driver mosfet IR21844, ho letto la scheda tecnica e i suggerimenti per la progettazione e alcuni degli argomenti di questo forum. L'unica cosa che ancora non riesco a ottenere sono i pin GND separati tra logica e potenza.

Qoute da un articolo: "L'IR21844 ha due motivi diversi, uno per la logica e uno per la potenza. Ipoteticamente, sono autorizzati a fluttuare a 5 volt di distanza, fornendo una parvenza di isolamento tra logica e potenza."

Ho anche confermato questo esaminando il suggerimento deisgn 97-3 pagina 2 paragrafo 4 chiamato Vs undershoot. Consiglio di progettazione 97-3

Ho capito che i 2 pin Vss e Com devono essere collegati (perché questo è un driver non isolato) ma come e dove?

La mia proposta ora è di non collegarli al PCB sotto l'IC invece di collegare il pin Vss alla logica del microcontrollore GND e il pin Com per abbassare la sorgente Mosfet e lasciare che i 2 GND si incontrino sulla batteria.

Sto allegando il mio schema circuitale di esempio che è semplificato al massimo per mostrare solo gli articoli necessari, fornisci la tua visione e correggimi se sbaglio.

Ho anche dubbi sul fatto che sia necessario un condensatore tra il pin 7 (15v) e il pin 3 (Vss), come mostra la scheda tecnica, ma non spiega.

Scheda tecnica IR21844

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Grazie in anticipo


Penso che un link all'articolo citato potrebbe essere utile. Anche un link alla scheda tecnica.
Andy alias il

Risposte:


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Ho risposto a una domanda molto simile a questa qui ( Come si progetta correttamente la separazione del piano di massa per IC TPS63060 Texas Instruments? ), Ma qui creerò una risposta.

L'IRF ti sta chiedendo di mantenere "separati" quei terreni, nel senso che non vogliono (ad esempio) 5A di corrente che fluisce attraverso gli interruttori / stadi di uscita per perturbare il riferimento di terra che l'IC sta usando per il suo circuito di controllo a segnale piccolo .

Illustrazione del rimbalzo al suolo indotto.

Supponiamo che il tuo piano di massa / rame abbia una resistenza di oh, 0,010 ohm (che è stupidamente alto per un piano di rame). In un convertitore buck, supponiamo che l'interruttore sincrono in basso si accenda e la corrente ora fluisca attraverso le frecce blu lì. Con la resistenza dell'aereo (tralasciando l'induttanza qui), la legge di Ohm ci dice che si verificherà una caduta di 50mV. I componenti vicini che sono collegati al piano di massa vicino al percorso in cui scorre la corrente avranno il terreno perturbato dal flusso di corrente (nota a lato: una delle cose più semplici che un progettista può fare è semplicemente posizionare i circuiti sensibili separati fisicamente dalle aree ad alta potenza ).

Schema di applicazione IR21844

La linea rossa rappresenta il flusso di corrente quando il transistor inferiore è attivo. Se questo transistor sta cambiando, diciamo 5-10A (come suggerito sopra), vedrai una caduta di tensione sul tuo piano GND, specialmente in prossimità di quel transistor.

Perché questo è importante?

inserisci qui la descrizione dell'immagine

La parte verde del circuito che ho cerchiato è il gate driver interno per la parte. Il suo scopo nella vita è quello di prendere il segnale di ingresso del livello logico su IN e trasformarlo in un segnale che può pilotare un MOSFET esterno. Dal momento che questa è la parte bassa, non ha bisogno di una pompa di carica o niente di speciale.

Tuttavia , osserva il terreno della porzione e la freccia blu. Ciò rappresenta il percorso corrente quando il driver sta cercando di disattivare il MOSFET inferiore. Ricordiamo che un MOSFET è controllato dal VGS, o tensione gate-to-source. Quando questa tensione è al di sopra di una certa soglia, il transistor è acceso. Quando è sotto di esso, il transistor dovrebbe essere spento. Questo driver tenta di farlo accadere il più velocemente e nel modo più pulito possibile, per evitare effetti indesiderati come l' accensione indotta dall'effetto Miller .

La fonte del tuo MOSFET low-side è il GND 'power', che vedrà alte correnti. Volete che il vostro guidatore "cavalchi il bronco bucking", per così dire, in modo tale che quando tenta di portare VGS a 0, sta guidando il gate MOSFET allo stesso potenziale della sua sorgente MOSFET. Se è stato fatto riferimento a un nodo GND che non ha lo stesso potenziale della sorgente (come GND sull'altro lato del chip), potresti effettivamente finire con un VGS (quando spento) che è - / + diverse centinaia di millivolt , invece di 0 V.

Quindi, quello che vuoi davvero fare qui è collegare il pin COM esclusivamente alla sorgente del MOSFET nel modo più diretto possibile - non andare direttamente sul piano GND. Volete che la corrente fluisca dal nodo sorgente MOSFET ("power GND") nel nodo COM.

Infine, diamo un'occhiata al nodo VSS:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Questo è il riferimento a livello logico per il segnale PWM in arrivo - abbastanza semplice. Il trigger Schmitt utilizzerà questo nodo come confronto per vedere se hai soddisfatto i requisiti VIH / VIL e se vuoi che un '1' o uno '0' entrino nel driver. Idealmente, questo ha lo stesso potenziale del microprocessore / qualunque cosa stia guidando questo chip.

Quindi, per riassumere : inserisci qui la descrizione dell'immagine

  • dovresti avere un condensatore tra Pin 7 e Pin 3, è il condensatore di disaccoppiamento locale per la logica interna. Un singolo 0.1uF dovrebbe andare bene.
  • il nodo COM può essere considerato come il ritorno del "driver di gate low-side" e deve essere riferito il più vicino possibile al potenziale di origine del MOSFET
  • le correnti elevate che scorrono in un PCB non consentono di ipotizzare che GND abbia lo stesso potenziale ovunque

Quindi quello che hai per la tua connessione COM è corretto, IMO.


Grazie per la bella risposta dettagliata, questo è quello che mi aspettavo. Aspetterò altre opinioni / risposte prima di decidere la risposta migliore.
ElectronS,

Nessun problema! Suggerirei forse di rinominare la tua domanda anche in "Modo corretto di collegare la logica GND / alimentazione GND sul driver MOSFET" o simile per aiutare le persone a cercare in futuro una domanda simile, poiché questo ovviamente si applica a molti più dispositivi oltre a quello Parte IRF.
Krunal Desai

buon suggerimento, lo farà
ElectronS,
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