Бутстрепное питание верхнего ключа на мегагерцовых частотах - возможно?

[z27]

Вы предлагаете погасить отрицательную волну. То есть, часть отрицательной волны рассеять в тепло.

Не знаю, что имел ввиду Вадим, но, если затвор не симметричен по предельным напряжениям, то входной сигнал можно просто сдвинуть вверх на нужную величину напряжения, не переводя ничего в тепло.
Как пример, на скрине зелёным входной сигнал на трансе 1:1, красным - на резисторе R1, подключённым к трансу через конденсатор с диодом, несложно заметить, что красный трек по размаху совпадает с зелёным, но в отрицательную область он заходит лишь на 0.7 В.

[Alex31]

А перед 609 драйвером ставим обычную оптопару и проверяем, будет ли обычная оптопара точно так же менять в небольших пределах выходной меандр, если менять в небольших пределах ток через светодиод. То есть, нужно выяснить, эта особенность свойственна всем оптоизоляторам, или только оптодрайверам.

Проверил. Чудо свершилось!! По всей видимости моё открытие работает с оптоизоляторами всех типов. Нашёл 6N137M от компании ONsemi от каких-то прошлых экспериментов.



1. Частота 3.5МГц.
Напряжение с генератора 2.85В п-п (подавал сигнал сразу на светодиод, без ограничительного резистора). Скважность 55%



Напряжение с генератора 6.05В п-п, скважность 44%



Если повышать напряжение дальше, скважность уже не уменьшается, но начинает уменьшаться амплитуда выходного сигнала. То есть, светодиод близок к тому, чтобы сгореть. Если напряжение уменьшать ниже 2.85В, то сигнал на выходе начинает срываться, то есть, светодиоду уже недостаточно тока.

2. 7.1МГц

Напряжение с генератора 2.85В п-п, скважность 60%



Напряжение с генератора 5.45В п-п, скважность 40%



Таким образом, делаю заключение.

Все оптоизоляторы на высоких частотах (от 2МГц примерно), заметно могут менять скважность выходного меандра, в зависимости от тока через светодиод. Чем выше частота, тем выше размах скважности.
Эту особенность можно применять в двухтактных и мостовых усилителях/передатчиках, чтобы снижать сквозной ток через мосфеты.

На 100кГц частотах этот эффект практически уже не заметен, к сожалению. Так что, для блоков питания и инверторов не прокатит.

[vadim_d]

Берём мощный драйвер, типа IXDD609, его нагружаем на трансформатор, после трансформатора отрицательную волну гасим до 4В стабилитроном и резисторами

Просто вторичную обмотку приподнимаем небольшим постоянным смещением, без особых дополнительных затрат, по постоянному току там нагрузки нет

[Alex31]

но в отрицательную область он заходит лишь на 0.7 В.

У нас первичная и вторичная обмотки не должны быть связаны. Нарисовал так:



трансформатор идеальный, с Ктр = 1 и обмотками по 40мкГн



Земля 1 GREF - глобальный коннектор, т.е. ни к чему больше не подключается. R1 имитирует выходное сопротивление оптодрайвера. С2 нужен, чтобы постоянка с выхода оптодрайвера не шла на трансформатор и не подмагничивала его. R2 - примерная нагрузка оптодрайвера. Диод Шоттки карбид-кремниевый, из прошлых экспериментов с ёмкостью перехода около 200пФ при 15В.

Входной сигнал 3.5МГц, меандр, амплитудой 15В.
На выходе, судя по осциллографу около +14В, и около -0.8В (падение на диоде Шоттки).
Нагрев диода и R1 очень низкий.

Что-то всё как-то через чур красиво получается). Неужели так и в реальности будет работать?

[Alex31]

Неужели так и в реальности будет работать?

Проверил, да, работает.



На макете из темы про охлаждение DIP-8 микросхем собрал тестовую схему. Нашёл какое-то кольцо, 600 или 1000НМ, скрученной витой парой намотал 9 витков. Индуктивность получилась 37мкГн, ёмкость между обмотками 10пф.





Оптодрайвер стоял медленный (тестировал разные модели, скоростной лень было обратно впаивать), поэтому тестовую частоту снизил до 1МГц, чтобы видеть нормальный меандр. Что выяснил.
1. ёмкость конденсаторов по входу и выходу трансформатора можно ставить от 100нф, но, нижняя и верхняя полка меандра немного наклоняются. Поэтому, поставил ещё 2 по 10мкф, полки стали ровными. Пусковой, зарядный ток этих конденсаторов, конечно и для оптодрайвера и затвора вырос, но, за всё время тестов они из строя не вышли.
2. тип диода особой роли не играет, пробовал Шоттки карбид-кремниевые, кремниевые "супер-быстрые" и даже 1N4148 мелкий. Работа одинакова практически, то есть, главное, чтобы диод просто был скоростной.

3. Сигнал на затворе с одним диодом и затворным резистором 5Ом (два по 10 вместе). Общий вид:



Нижняя полка:



Пик сигнала опускается примерно до -1В, затем поднимается до 2.5В и останавливается на уровне +2В. Не понравилось это, т.к. нижняя полка вообще должна, по идее быть ниже нуля. Стал разбираться. Попробовал последовательно с диодом ставить резисторы. Остановился на 15Ом.

Общий вид:



Нижняя полка:



Пик сигнала опустился до -2В, а сама полка примерно до +1В. Это уже нормально, транзистор гарантированно будет закрываться, а -2В далеко до -4В рабочих и -8В предельных.

4. В цепи затвора стояли два резистора по 10Ом, в сумме 5Ом. Отключил один, увеличив сопротивление до 10Ом. Общий вид:



Нижняя полка:



Отрицательный пик снизился с -2 до -1.3В, сама полка с +1в опустилась до 0В. Вообще замечательно.

Таким образом, предварительные выводы.

1. Непонятно, почему изначально нижний уровень сигнала был поднят на +2.5В от 0.
2. Резистор последовательно с диодом опускает нижнюю полку.
3. Увеличением затворного резистора можно добиться нижней полки почти до 0.

В следующем сообщении покажу нагрев элементов.

Добавлено через 22 минут(ы):

Нагрев элементов при 15В питании.

Сделаю ещё пометку: если трансформатор мотать скрученной витой парой, то при 15В питании оптодрайвера, на затворе так же будет +15В.

Итак, нагрев при 15В питании. Увеличил частоту с 1МГц до 3МГц (предел для этого драйвера), ну, чтобы приблизить нагрев всех элементов к реальной работе.

1. Общий вид.



Оптодрайвер 40 градусов
15Ом резистор последовательно с диодом 36.5
Затворный 10Ом 5W резистор 90 градусов.

2. Трансформатор абсолютно холодный. Диаметр кольца 16мм, поэтому, можно ставить гораздо меньших размеров.



3. Диод тоже совершенно холодный. Как ранее писал, 1N4148 ставил, он выдержал, но, в реальности, надо чуть-чуть мощнее что-нибудь, главное, чтобы скоростной был.



4. Конденсаторы и 15Ом резистор последовательно с диодом чуть тёплые. И то, скорее всего они просто нагрелись от затворного резистора рядом.



5. Карбид-кремниевый мосфет с зарядом затвора около 80нКл и ёмкостью около 1500пф, 42 градуса. То есть, даже при отсутствии силового питания, при мегагерцовых частотах на затворе выделяется ощутимое тепло.



6. И затворный резистор 10Ом, который китайцы называют 5W. 83 градуса.



Китайские "ватты" в среднем нужно делить в 2-3 раза и получим нормальные, МЛТ-шные ватты.

В общем, довольно занимательный эксперимент получился.

Теперь, главный вопрос: подскажите с сайта LCSС или Али готовые, промышленные трансформаторы 1:1 , способные работать от 1 до 30МГц, и способные пропускать ток до 200мА. А то, мотать вручную хоть и не сложно, но, совершенно не хочется.

[sharp]

У вас коллектор транзистора "висит" в воздухе. Эффект "Миллера" покажет другие картинки.

Китайские "ватты" в среднем нужно делить в 2-3 раза

Ватты не имеют национальную принадлежность, все зависит от эквивалентной площади рассеивания, среды охлаждения и заданной температуры перегрева. Если зададимся, например 200^oС перегрева, то можем написать и 20Вт рассеиваемую мощность, лишь бы резистор не обуглился - термодинамику не изучали?

P.S. А почему выбрали такой "кривой" транзистор?

[z27]

У нас первичная и вторичная обмотки не должны быть связаны. Нарисовал так:

Это так, но сути-то не меняет, физика работы одинакова как при гальваническом соединении, так и без него....

[Alex31]

У вас коллектор транзистора "висит" в воздухе. Эффект "Миллера" покажет другие картинки.

Особо сильно ничего не поменяется, лишь еле заметный бугорочек появится из-за "Миллера". Вот такой сигнал будет в ключевом передатчике не резонансного класса Е:

На стоке ("коллекторе") колокол до 600В при силовом питании 100В



На затворе



Звон по нижней полке из-за особенностей не резонансного класса Е и не идеально согласованной антенне. Если подключить эквивалент нагрузки или антенну согласовать с ксв не больше 1.2, этот звон практически исчезает. В общем, на эффект "Миллера" в данном случае можно внимания не обращать.

физика работы одинакова как при гальваническом соединении, так и без него

В данной схеме да, уже выяснил

Ватты не имеют национальную принадлежность

не соглашусь, ещё как имеют

P.S. А почему выбрали такой "кривой" транзистор?

В каком смысле?

[6n2p]

Крайне неудачное решение формировать защитный интервал методом снижения тока через светодиод оптопары. Это будет зависеть от температуры и поплывет со временем.
Лучше поставить RDR цепочку в затвор, тем более в классе Е мягкое переключение и транзистор никогда не включается и не выключается под полным током, по этому не актуально увеличивать крутизну фронта на затворе.

[Alex31]

Крайне неудачное решение

Покажите пожалуйста фотографии вашего устройства, осциллограммы и видеозаписи, подтверждающие ваши речи. В противном случае ваши слова - просто пустозвонство.