3.6. Елементи в ланцюзі керування силовим ключем (r9, d3).

Функція цього ланцюга – уповільнити включення силового транзистора, залишивши максимально можливу швидкість його виключення – або навіть збільшити її (що особливо актуально для DC-DC конверторів).

Обмежується струм заряду затвора резистором R₉ і швидко розряджається ємність затвора через діод D₃. Діод D₃ може бути з будь-якою швидкодією, особливих вимог до нього не пред'являється – широко поширені BAS16 або 1N4148.

Вибір резистора R₉ більш складний. З одного боку бажано максимально зменшити швидкість відкривання силового ключа для зниження завад від швидкого розряду паразитної ємності трансформатора, а з іншого – не допустити катастрофічного зростання динамічних втрат в режимі короткого замикання, коли блок неминуче переходить в режим безрозривних струмів (Continues Mode).

Для оцінки номіналу резистора R₉ час заряду паразитної ємності трансформатора можна вибрати таким, щоб кидок струму становив десяту частину від номінального. Грубо оцінивши паразитну ємність трансформатора в C_EQV = 50pF, отримаємо:

.

Розрахуємо струм затвора, який відповідає такому часу відкривання транзистора, виходячи із загальної енергії його перемикання:

.

Якщо прийняти напругу живлення контролера за 15V, а напруга плато Міллера за 5V, то різниця складе 10V, і шуканий номінал резистора R₉ складе:

.

На практиці це значення може бути дещо нижче, але треба враховувати, що більший кидок струму при включенні силового транзистора змусить вибрати ланцюг R₁₀, C₇ з більшою постійною часу, і збільшиться тривалість мінімально можливого імпульсу. Це призведе до різкого зростання струму короткого замикання.

Занадто велике значення R₉ призведе до різкого збільшення динамічних втрат при відкриванні ключа, і знову ж до великого перегріву силового транзистора при короткому замиканні на виході.

Оптимальне значення R₉ буде лежати в діапазоні від декількох десятків до півтори сотень Ом. У нашому випадку зупинимося на величині, близької до розрахункової R₉ = 120Ω.

3.7. Розрахунок датчику струму і його ланцюга (r11, r10, c7).

Датчик струму необхідно вибрати таким чином, що б з одного боку гарантувати нормальну роботу блоку при номінальному навантаженні, а з іншого – почати обмежувати струм при якомога меншому перевантаженні.

Номінальний струм первинної ланцюга в гіршому випадку становить:

.

При цьому струмі напруга на вході обмеження струму контролера (вивід 3) не повинна перевищувати нижнього порогу рівня спрацьовування струмового захисту (0.9V). Тобто максимальне значення резистора R₁₁ складе:

.

Можна вибрати номінал резистора датчика струму як 1Ω, але може виявитися так, що при невдалому збігу обставин блок буде нездатний стабілізувати вихідну напругу при номінальному навантаженні, і тут треба тверезо оцінювати даний ризик.

У номінальному режимі на резисторі датчика струму буде розсіюватися потужність:

.

В даному випадку в якості датчика струму може бути використаний будь-який резистор починаючи від типорозміру 0805.

У DC-DC конверторах при низьких вхідних напругах втрати в датчику струму можуть досягати вельми неприємних величин – з пониженням вхідної напруги первинний струм зростає, а максимальна напруга на датчику струму залишається тією ж самою, тому часто або використовують трансформатор струму, або додають постійне зміщення у струмовий сигнал (резистор від опорного напруги (вивід 4) безпосередньо до входу сигналу струму (вивід 3)).

Але цей спосіб корисний у невеликих дозах – рівень пилоподібного сигналу повинен володіти достатнім рівнем для коректної роботи ШІМ-контролера. Розумно знижувати опір датчика струму не більш ніж у два рази.

Ланцюг R₁₀, C₇ служить для придушення викиду на струмовому сигналі від форсованого заряду паразитної ємності трансформатора. Цей викид ніяк не впливає на роботу струмового захисту, але успішно збиває контролер, що працює в струмовому режимі.

Постійна часу цього ланцюга повинна бути того ж порядку, що й тривалість викиду, оціночно полічена при розрахунку резистора R₉, тобто приблизно 180ns. Практично ця величина може бути ще трохи знижена, і скласти приблизно 100-150ns. У нових мікроспоживаючих серіях вже введена затримка величиною 50-150ns, і зовнішній ланцюг може не знадобитися.

Абсолютні величини резистора і конденсатора не критичні в розумних межах, як правило, резистор R₁₀ вибирають не дуже великим, в межах 300Ω - 1K (краще мати імпеданс цього ланцюжка поменше для кращої завадозахищеності), скажімо, R₁₀ = 470Ω.

Тоді ємність конденсатора C₇ складе:

.

В результаті отримаємо: R₁₀ = 470Ω и C₇ = 330pF.

Збільшувати постійну часу даної ланцюга ні в якому разі не рекомендується – це призведе до збільшення мінімально можливої довжини керуючого імпульсу і, відповідно, до великих перевантажень при короткому замиканні на виході.