PIC® Microcontroller Comparator Tips ‘n Tricks
TIP #13 PWM High-Current Driver Este tip combina un comparador con un transistor MOSFET y un inductor para crear un circuito "switch mode high-current driver" (Ver Figura 13-1) La operación del circuito comienza con el MOSFET apagado y sin corriente en el inductor y la carga. Con la tensión de sensado en R1 en cero y la tensión de DC presente en la entrada, la salida del coparador pasa a "low". La salida en "low" enciende el MOSFET y comienza a circular una corriente por el transistor, inductor, carga y R1.
Figura 13-1: High Current Driver VDD Drive Level
Comparator
R3
P ch MOSFET
+
Load Current Drive Level
Ripple Current
Time
Para diseñar un driver de alta corriente PWM, primero determine la velocidad de "switching" (Fswx) que sea apropiada para el sistema. Luego, elija un MOSFTE y un D1 capaces de manejar los requerimientos de la corriente de carga. Luego elija los valores R2 y C1 usando la Ecuación 13-1.
Ecuación 13-1
R2
Figura 13-1: Current Through the Load
Load
FSWX = C1
R1
Cuando la corriente es los suficientemente grande como para generar una tensión en R1 igual al nivel del "drive", la salida del comparador pasa a "high" apagando el MOSFET. La voltaje de juntura del MOSFET y del inductor cae hasta que D1 se polariza en directa. La corriente continua decayendo desde su pico hasta hacerse cero. Cuando la tensión en la resistencia R1 cae por debajo del nivel del "drive", la salida del comparador pasa a "low", el MOSFET se enciende, y el ciclo vuelve a comenzar. R2 y C1 forman una "time delay netword" que limita la velocidad de "switching" del driver y causa que varíe levemente el nivel del "drive" cuando opera. Este límite es necesario para mantener la velocidad de "switching" baja, de manera que el MOSFET alterne eficiientemente. Si R2 y C1 no estuvieran presentes, el sistema va a correr a una velocidad fijada por el retardo del comparador y a la velocidad de "switching" del MOSFET. En esas condiciones, la el tiempo de "switching" del MOSFET sería una parte significante del tiempo de "switching" total y la eficiencia sería muy baja. Page 4-14
2 R2 * C1
Luego determine el "ripple" máximo que la carga puede tolerar, y calcule la inductancia requerida L1 usando la Ecuación 13-2.
Ecuación 13-2 L =
VDD - VLOAD IRIPPLE * FSWX * 2
Finalmente, elija el valor de Ri que produzca una tensión de ripple de realimentación de 100mV para la máxima corriente de "ripple" (Iripple).
Ejemplo: • FSWX = 10 kHz, R2 = 22k, C1 = .01 PF • IRIPPLE = 100 mA, VDD = 12V, VL = 3.5V • L = 4.25 mH
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