| Форум РадиоКот https://radiokot.ru/forum/ |
|
| Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=28&t=197385 |
Страница 1 из 1 |
| Автор: | AMkot [ Вт апр 01, 2025 13:54:14 ] |
| Заголовок сообщения: | Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот |
Всем привет. Появилось желание собрать мостовой передатчик на современных GaN транзисторах, которые уже доступны простым смертным) В связи с этим, ищу драйвер, который бы смог работать с такими транзисторами и на таких частотах. Для начала возьмём 3.5МГц, т.е. тлг участок 80-м диапазона. Вот, какие требования нужны к драйверу. 1. Корпус только с "ножками", DIP, PDIP, SO, SOP, SOIC, это просто для удобства запайки. BGA микросхемы, которые нужно паять паяльным феном не надо, сложно. 2. Питание от 4.5В. GaN транзисторам для полной раскачки достаточно 3-4В на затвор, поэтому и драйвер с большим напряжением не нужен. Если под 4-5В сложно будет найти, то, подойдёт и под 10-12В (на выход драйвера можно будет подключить конденсатор, после которого будет +5..6В и -5..6В, и поставить быстрый диод, который будет отсекать ненужную, отрицательную волну). 3. Драйвер должен работать по бутстрепному питанию верхнего ключа. Есть драйверы со встроенным диодом, есть со внешним. Без разницы. Главное, чтобы микросхема была рассчитана на высокое напряжение до 150В (которое будет подаваться на GaN мосфеты) 4. Обычно в даташитах на подобные драйверы пишут нагрузку 1nf или 1.8 - 3nf. У GaN транзисторов ёмкость затвора мала, 200пф, и общий заряд затвора тоже мал, 4.6нКл. Поэтому, драйвер должен обеспечивать время нарастания и спада лучше 10нс при 200пф нагрузке. Опыт показывает, что, если в даташите указано Rise/Fall time, например 20нс для 1нф нагрузки, то при 200пф нагрузки это время будет примерно в 3 раза быстрее, то есть около 7-8нс, что - подходит. 5. У драйвера должен быть один вход - PWM. Это для упрощения конструкции. Есть драйверы, у которых отдельные входы для нижнего и верхнего плеча, такие лучше не надо, поскольку это потребует дополнительного "разделителя" сигналов на противофазные после синтезатора. 6. И самое главное. В драйвере желательно должна быть автоматическая регулировка DeadTime, примерно 8-20нс. То есть, чтобы при частоте 3.5МГц выходные импульсы никогда не пересекались (чтобы не было сквозного тока)  Примерная схема такого драйвера:  Давайте попробуем найти такой драйвер. Если он, конечно существует при указанных требованиях) p.s. Самостоятельно ищу уже несколько дней тут: https://www.lcsc.com/products/Gate-Drivers_11065.html пока без результатов(( p.s. 2. Немного ошибся и подкорректировал 5-е условие. Поскольку передатчик то будет мостовой, 4 транзистора, переключающиеся попарно "наискосок", то один PWM вход для драйвера не годится. Нужны раздельные входы для верхнего и нижнего плечей. И, всё равно придётся делать после синтезатора разделитель сигнала на противофазные. Ну, это не страшно. Главное, п. 6 - наличие дед-тайма, чтобы исключить сквозной ток. |
|
| Автор: | manowar [ Вт апр 01, 2025 17:41:42 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот |
никакого шима, полумостовой драйвер, 3.5мгц и все эти требования при 150в питания? качайте ваши чудо транзисторы через трансформатор. по первичке - ставте хоть баян инверторов 74серии впараллель, хоть пуш на транзисторах, нагрузочные резисторы - обязательны если что сурьёзнее расскачивать - пользуйте drmos - там частоты соизмеримые, выходные токи -30 а не предел |
|
| Автор: | AMkot [ Вт апр 01, 2025 18:28:20 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот |
и все эти требования при 150в питания? Что вас так удивляет? Промышленность уже давно выпускает полумостовые, бутстрепные драйверы для цепей с 600-700В питанием.  Между блоком верхнего ключа и входной логикой обычно стоят два высоковольтных полевых транзистора, которые и позволяют применять высокое напряжение при бутстрепном питании  Если бы можно было использовать трансформатор, я бы тему эту не создавал. 1. Любой трансформатор всегда ощутимо загрубляет фронты импульса, а для GaN транзисторов это критично, не вариант, вообще. 2. После выхода трансформатора мы получим как положительную часть меандра, так и отрицательную. Такой сигнал допустим для кремниевых мосфетов, у которых на затвор можно подавать до +/- 20..30В. Для GaN же отрицательный импульс недопустим. Даташит на транзистор: https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_dat ... 446732.pdf Максимальная величина отрицательного импульса около -1.8В, потом начинает срабатывать встроенный супрессор, который весь отрицательный импульс будет выделять в тепло и хз, на какой ток и мощность он рассчитан. Помимо этого, при срабатывании супрессора он начинает шунтировать затвор-исток и полезный, положительный сигнал уменьшается по амплитуде и сильно теряет фронты:  Да, после трансформатора так же можно поставить конденсатор, а после конденсатора диод параллельно затвор-исток, который погасит отрицательный импульс примерно до -0.8В. Но, см.п.1. трансформатор слишком сильно загрубляет фронты при трансформации меандра. Так что, остаётся только искать полумостовой драйвер с бутстрепным питанием верхнего плеча. За базу пока присмотрел UCC27712 https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_dat ... 485818.pdf Он практически полностью подходит, кроме самого важного параметра - времени DeadTime. Оно там минимум 100нс. Это слишком много. Нужно хотя бы 8-10нс. |
|
| Автор: | manowar [ Ср апр 02, 2025 00:03:43 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот |
удивляет? создание проблем и их героическое преодоление(питание до 5в драйвера - отдельный разговор). транзисторы, безусловно, превосходные. их выбор чем обусловлен? будут значительно недоиспользованны по напряжению. 10аХ150в = теоретические предельные 1.5-2квт с моста, без запаса на рассогласование и нагрев. на сегодняшний день - ничего экстраординарного, киловаттных любительских и серийных транзисторных КВ передатчиков такой мощности, с кпд от 75+%, существует уйма. выходной каскад реализован как на вч , так и классических ключевых полевых транзисторах, хороший результат дает применение карбидкремниевых пт. имхо, может стоит подсмотреть применяемые решения в готовых конструкциях? если нет привязки именно к 150в - лучше питание поднять до выпрямленного сетевого - упрощается стоимость питальника, облегчается токовый(читай - тепловой) режим, но требуется гальваноразвязка. ---------- лан, проехали. учитывая ток, скорость переключения ...закладывать вышеописанные драйвера - это мина в конструкции(с учетом чувствительности подобных драйверов к отрицательному выбросу на HB, истока верхнего плеча). а звенеть опасными, для драйвера, выбросами будут каждые несколько мм дорожек. вообше, при таких ΔI/Δt, на разводку(попутно рекуперационные цепи/ рассеивание выбросов снабберными цепями ) обратить внимание вдвойне. выбросы-иголки вполне могут нарушить работу гальванически связанного с транзистором драйвера. а вкупе с применением транзисторов с малым порогом открытия - легко превратит и вых каскад в автогенератор. оттого и был рекомендован трансформатор, как самое простейшее и доступное решение, имеющий гальваноразвязку. бонусом - произвольное питание драйвера. проблемы отрицательного напряжения затвора ? не проблема прикрутить к трансформатору RD цепи для формирования необходимых значений управляющих транзистором уровней напряжений. ведь не сложно отрицательную полуволну отрезать диодом? поэксперементируйте с широкополосными трансформаторами( нагруженными) - полагаю, и вопросы фронтов тоже отпадут. пысы: в подобную конструкцию заложил бы на вых каскад карбид кремния, как компромис доступности , скорости переключения и бОльших токов стока. с полным сетевым питанием + PFC, на ток 20А+, 650-900в, что то типа GC3M0065090D . тот же трансформатор в затвор, на низкой стороне - IXDD604-609. встает отдельный вопрос защиты по КСВ: тк мост, полумост, при должной рекуперации, не чувствительны к снятию нагрузки, то защиту можно организовать лишь по току моста: организовать коммутацию минуса питания моста( на ширпотребном 500в+, 25а+ полевике или igbt), драйвером, имеющим встроенную защиту по току ключа: mc33153, a316j итп. попутно, этим же драйвером, можно ключевать ваш CW передатчик. добавлением дросселя и диода, по схеме понижающего преобразователя - позволит оперативно изменять выходную мощность ШИМ сигналом и/или осуществлять АМ модуляцию, подав этому драйверу уже ШИМ сигнал д класса унч(аля LTC6992 итп). |
|
| Автор: | AMkot [ Ср апр 02, 2025 03:53:15 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот |
Возможно я не очень точно выразился в самом начале темы, поэтому, на всякий случай напишу. Задача не в построении передатчика для CW или AM как самоцель. Задача - в построении передатчика именно на указанных GaN транзисторах, без применения затворных трансформаторов. Таким образом, задача - в поиске готового или создании собственного бутстрепного драйвера. Больше ничего не требуется. И мне кажется, я нашёл подходящий драйвер, UCC27301A, разработанный в 2024 году https://www.ti.com/product/UCC27301A Да, он всего до 120В, вместо 150. Но, в качестве начального базиса, думаю можно будет попробовать. Если кто хочет помочь, изучите внимательно даташит, точно там всё подходит? А то, вдруг что-то упустил. Если у кого проблемы с доступом к американским сайтам, то, вот даташит https://dropmefiles.com/LcgdT (файл хранится 7 суток) |
|
| Автор: | manowar [ Ср апр 02, 2025 09:31:16 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот |
видно не вразумил. о успехах поведайте, не забудте. ещё, как небольшое спасение этих транзисторов от участи ведра: никаких мостов, класс Е. |
|
| Автор: | khach [ Вт апр 08, 2025 12:35:18 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот |
Вы спектр гармоник такого передатчика представляете при фронтах в 5 нс? Усилок такой можно сделать только на одну конкретно заданную частоту, с очень хитрыми фильтрами гармоник. |
|
| Автор: | AMkot [ Вт апр 08, 2025 16:27:33 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот |
Вы спектр гармоник такого передатчика представляете при фронтах в 5 нс? Усилок такой можно сделать только на одну конкретно заданную частоту, с очень хитрыми фильтрами гармоник. Куда-то вас не туда понесло) Фильтру низкой частоты всё равно, какое будет время нарастания и спада. Он всё равно меандр сгладит в синус, просто, чем больше будет гармонических составляющих в меандре, тем больше он эти составляющие будет выделять в тепло. Конечный же синус, а так же чётные и нечётные гармоники по амплитуде будут одинаковыми.  ..  Вот вам для наглядности два моделирования. ФНЧ Чебышева 5 порядка с частотой среза 4МГц. Тестовый меандр амплитудой 150В, частотой 3.5МГц. R1 имитирует выходное сопротивление генератора сигналов (передатчика), это просто нужно для корректного моделирования. Последовательно с конденсаторами ФНЧ стоят резисторы, которые имитируют их реальный ESR, если применять конденсаторы с диэлектриком C0G. Обычно берут SMD конденсаторы и ставят параллельно 5-7шт, для меньшего ESR и лучшего отвода тепла. Первый график - время нарастания и спада 2нс, второй 20нс. На анализаторе спектра горизонтальная шкала 20дб. Зелёная стрелка 3.5МГц, синяя стрелка - гармоника на 10.5МГц. Как видите, разница между основной частотой и гармоникой одинакова. Единственное отличие графиков, при 2нс сильнее греются конденсаторы. Это видно по выделению тепла на резисторах, последовательно с ними, которые имитируют реальный ESR. Если радиолюбитель делает передатчик, трансивер или УМ, например от 1.7 до 28МГц, и этот радиолюбитель уважает коллег, он никогда не будет использовать на выходе только один ФНЧ с частотой среза 30МГц. Он будет делать переключаемый набор ФНЧ на каждый диапазон, или на худой конец антенный тюнер. |
|
| Автор: | khach [ Ср апр 09, 2025 12:43:11 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Полумостовой драйвер GaN транзисторов для КВ частот |
Фильтру низкой частоты всё равно, какое будет время нарастания и спада. Он всё равно меандр сгладит в синус, просто, чем больше будет гармонических составляющих в меандре, тем больше он эти составляющие будет выделять в тепло. И тепла этого буде столько, что ни один фильтр поглощающий не выдержит-сгорит. Проверено, не в моделяторе, в реале. А затягивать фронты чревато возбуждением транзисторов. Вот поэтому и придуманы усилители класса F, хотя в советских учебниках радиотехники все классом С заканчивалось. Вложение:
|
|
| Страница 1 из 1 | Часовой пояс: UTC + 3 часа |
| Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/ |
|
