Circuit d'amorçage pour pilote MOSFET côté haut

Je connais très bien le fonctionnement des pilotes d'amorçage sur les circuits intégrés des pilotes MOSFET pour commuter un MOSFET haut canal N. Le fonctionnement de base est couvert de manière exhaustive sur ce site et autres.

Ce que je ne comprends pas, c'est le circuit du pilote côté haut lui-même. Puisqu'un bon pilote pousse et tire de grandes quantités de courant, il est logique qu'une autre paire de transistors existe au sein du circuit intégré pour entraîner la broche VH haut ou bas. Plusieurs fiches techniques que j'ai consultées semblent indiquer qu'elles utilisent une paire canal P / canal N (ou PNP / NPN). Enlevant la construction de la puce IC, j'imagine que le circuit ressemble à ceci:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Il semble que nous venons d'introduire un problème de récursivité. En supposant que le nœud marqué comme "flottant" puisse être une tension arbitrairement élevée, comment les moteurs M3 et M4 ne nécessitent-ils pas encore un autre pilote pour piloter le pilote ( et ainsi de suite )? Cela suppose également que le pilote côté haut est finalement contrôlé par un signal de niveau logique quelconque.

En d'autres termes, étant donné une tension flottante arbitrairement élevée, comment la commande push-pull de M3 et M4 est-elle activée par un signal de niveau logique provenant de la puce?

Point de clarification : la question spécifique que je pose concerne uniquement l'activation du lecteur d'amorçage push-pull côté haut avec un signal de niveau logique. Lorsque la tension côté haut est relativement faible, je reconnais que c'est trivial. Mais dès que les tensions dépassent les valeurs Vds et Vgs typiques sur les transistors, cela devient plus difficile à faire. Je m'attendrais à ce qu'une sorte de circuit d'isolement soit impliqué. Exactement à quoi ces circuits ressemblent est ma question.

Je reconnais que si M4 est un FET à canal P (ou PNP), un autre circuit d'amorçage n'est pas nécessaire. Mais j'ai du mal à concevoir un circuit qui générera les Vgs appropriés pour M4 et M3 car les transistors externes sont commutés d'avant en arrière.

Voici des captures d'écran de deux fiches techniques différentes qui montrent un circuit similaire à ce que j'ai dessiné ci-dessus. N'entrez pas dans les détails du circuit du pilote "boîte noire".

Depuis le MIC4102YM :

Et le FAN7380 :

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

$V_{cc}$$V_\text{High Voltage}$$V_{BS}$

$V_\text{Boot Strap}$

Dans le schéma ci-dessous, VCC est la source de tension du reste du circuit. Lorsque le MOSFET est éteint, la masse du circuit de la sangle de démarrage est connectée à la masse du circuit, donc C1 et C2 se chargent jusqu'au niveau de Vcc. Lorsque le signal d'entrée arrive pour mettre le MOSFET sous tension, la masse du circuit de commande de grille monte jusqu'à la tension de drain du MOSFET. La diode D1 bloquera cette haute tension, donc les C1 et C2 alimenteront le circuit de commande pendant la mise en marche. Une fois que le MOSFET est de nouveau éteint, C1 et C2 reconstituent leurs charges perdues de VCC.

Critère de design:

• RB doit être choisi le plus bas possible qui n'endommagera pas D1.
• La capacité de C2 doit être choisie suffisamment pour alimenter le circuit de conduite pendant la durée de fonctionnement la plus longue.
• $V_\text{High Voltage} - V_\text{CC}$

Le signal d'entrée doit être isolé du circuit d'amorçage. Certains isolateurs possibles sont:

Optocoupleur

$\mu$$\mu$

Transformateur d'impulsions

Le transformateur d'impulsions est un type de transformateur spatial pour transférer des impulsions rectangulaires. Ils ont moins de tours pour éviter la capacité et l'inductance parasites et des noyaux plus grands pour compenser la perte d'inductance due au nombre de tours réduit. Ils sont beaucoup plus rapides que les optocoupleurs. Les délais sont en général inférieurs à 100ns. L'image ci-dessus est uniquement à titre d'illustration. En pratique, le courant qu'ils peuvent fournir n'est pas suffisant pour conduire rapidement un MOSFET; ils ont donc besoin de circuits supplémentaires dans la pratique.

Pilote de porte isolé

L'entraînement de portail isolé est une technologie relativement nouvelle. Toute la complexité de la commande de porte est encapsulée dans une seule puce. Ils sont aussi rapides que les transformateurs d'impulsions, mais ils peuvent fournir quelques ampères de courant de grille de crête. Certains produits contiennent également des convertisseurs CC-CC isolés sur puce, de sorte qu'ils n'ont même pas besoin de cerclage de démarrage. Cependant, toutes ces super fonctionnalités ont un coût.

Le CI a un circuit interne de "changement de niveau".

Et le circuit de décalage de niveau peut-être comme ça, c'est similaire avec le FAN7380:

$V_{SRC}$$V_{BST}$

Et ci-dessous est le schéma de principe de l'IR2110 (de International Rectifier AN978-b):