MOSFETドライバでロジックGND /パワーGNDを接続する適切な方法


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IR21844 mosfetドライバーを使用してハーフブリッジを構築しようとしています。データシートと設計のヒント、およびこのフォーラムのいくつかのトピックを読みました。私がまだ手に入れることができないものの1つは、ロジックと電源の間の個別のGNDピンです。

「IR21844には、ロジック用と電源用の2つの異なるグラウンドがあります。仮説上、それらは5ボルト離してフロートすることが許可されており、ロジックと電源間の絶縁の類似性を提供します。」

私はまた、Vsアンダーシュートと呼ばれるdeisgn tip 97-3ページ2パラグラフ4を調べてこれを確認しました。 設計のヒント97-3

2ピンのVssとComを接続する必要があります(これは非絶縁ドライバーであるため)。

私の現在の提案は、ICの下のPCBでそれらを接続するのではなく、代わりにVssピンをマイクロコントローラーロジックGNDに接続し、Comピンを下位のMosfetソースに接続して、2つのGNDをバッテリーで接続することです。

私は必要なアイテムのみを表示するために最大に簡略化されたサンプル回路図を添付しています。あなたの洞察を提供し、私が間違っている場合は修正してください。

データシートに示されているが説明されていないように、ピン7(15v)とピン3(Vss)の間にコンデンサが必要かどうかについても疑問があります。

IR21844データシート

ここに画像の説明を入力してください

前もって感謝します


引用記事へのリンクが役立つと思います。データシートへのリンクも。
アンディ、別名

回答:


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これとよく似た質問にここで回答しました(Texas Instruments TPS63060 ICのグラウンドプレーンの分離を正しく設計するにはどうすればよいですか)が、ここで返信を微調整します。

IRFは、(例として)出力スイッチ/ステージを流れる5Aの電流が、ICが小信号制御ループに使用している接地基準を混乱させたくないという意味で、これらの接地を「分離」に保つように求めています。

誘導グランドバウンスの図。

グランドプレーン/銅の抵抗が0.010オーム(銅プレーンの場合は愚かに高い)であるとしましょう。降圧コンバーターで、下側の同期スイッチがオンになり、電流がそこの青い矢印を流れているとします。平面の抵抗(ここではインダクタンスを省いている)で、オームの法則は、発生する50mVの降下があることを示しています。電流が流れている経路の近くのグランドプレーンに接続されている近くのコンポーネントは、電流の流れによってグランドが乱されます(注:設計者ができる最も簡単なことの1つは、高出力領域から物理的に分離した敏感な回路を配置することです)。

IR21844アプリケーション図

赤い線は、下のトランジスタがオンのときの電流の流れを表しています。このトランジスタが(前述のように)5〜10Aにスイッチングしている場合、特にそのトランジスタの近くで、GNDプレーンの両端に電圧降下が見られます。

何でこれが大切ですか?

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丸で囲んだ回路の緑色の部分は、デバイスの内部ゲートドライバです。これは、INでロジックレベルの入力信号を受け取り、それを外部MOSFETを駆動できる信号に変換することを目的としています。これはローサイドであるため、チャージポンプなどの特別な機能は必要ありません。

ただし、その部分の地面と青い矢印を見てください。これは、ドライバーがボトムMOSFETをオフにしようとしているときの電流経路を表しています。MOSFETはVGS、またはゲート-ソース間電圧によって制御されることを思い出してください。この電圧が特定のしきい値を超えると、トランジスタはオンになります。その下にあるとき、トランジスタはオフになっているはずです。このドライバーは、ミラー効果によって引き起こされるターンオンなどの不要な効果を回避するために、それを可能な限り高速かつクリーンに実行しようとします。

ローサイドMOSFETのソースは「パワー」GNDであり、大電流が流れます。ドライバーに、いわば「バッキングブロンコに乗る」ようにして、VGSを0に駆動しようとするときに、MOSFETゲートをMOSFETソースと同じ電位に駆動するようにします。ソースと同じ電位ではないGNDノードを参照した場合(チップの反対側のGNDなど)、実際にはVGS(オフの場合)が-/ +数百ミリボルトになる可能性があります。 、0Vの代わりに。

したがって、ここで本当にやりたいことは、COMピンを純粋なMOSFETのソースにできるだけ直接的な方法で接続することです。GNDプレーンに直接接続しないでください。電流をMOSFETソースノード(「パワーGND」)からCOMノードに流します。

最後に、VSSノードを見てみましょう。

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これは、入力PWM信号のロジックレベルのリファレンスです-非常にシンプルです。シュミットトリガーはこのノードを比較として使用して、VIH / VIL要件を満たしているかどうか、およびドライバーに「1」または「0」を入れるかどうかを確認します。理想的には、これはマイクロプロセッサ/このチップを駆動しているものと同じポテンシャルです。

だから、する要約ここに画像の説明を入力してください

  • ピン7とピン3の間にコンデンサが必要です。これは、内部ロジックのローカルデカップリングコンデンサです。単一の0.1uFで問題ありません。
  • COMノードは「ローサイドゲートドライバー」のリターンと考えることができ、MOSFETのソース電位に可能な限り近い場所で参照する必要があります。
  • PCBを流れる高電流では、GNDがどこでも同じ電位であると仮定することはできません

COM接続に必要なものは正しい、IMO。


素敵な詳細な回答をありがとうございます。これが私が期待していたことです。ベストアンサーを決定する前に、他の意見や回答を待ちます。
ElectronS

問題ない!私はおそらくあなたの質問の名前も「MOSFETドライバーのロジックGND /パワーGNDを接続する適切な方法」または同様のものに変更することをお勧めします。 IRFパート。
Krunal Desai 2016

良い提案、やります
ElectronS
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