Tính toán Tụ Bootstrap theo hãng IRF (Calculating the Bootstrap Capacitor according to IRF)

Sản phẩn của IRF được sử dụng với thông số tụ Bootstrap:

Điện tích của tụ Bootstrap Qbs: 

Trong đó:

Qbs = Điện tích của tụ Bootstrap
Qg = Điện tích nạp của cực Gate ở High side driver (Xem Datasheets của Mosfet)
Icbs(leak) = Dòng rò qua tụ Bootstrap (Đối với tụ gốm Icbs(leak)=0)
f = Tần số PWM
Qls = Điện tích cần cho mỗi chu kỳ trong bộ Leve shift của Driver lái MOSFET đối với các diver lái của hãng IRF là 5nC với IC 500V/600V và 12nC với IC 1200V
Iqbs(max) = Dòng điện định mức ở High side driver (Xem Datasheets của Driver mạch lái).

Độ lớn tụ Bootstrap:

Trong đó:
Vcc = Điện áp Vcc của Driver lái
Vf = Điện áp ngược rơi trên Diot Bootstrap (Xem Datasheets của Diode)
VLS = Điện áp rơi trên low side Mosfet hoặc tải cho high side (Là giá trị Rds(on),max*Id) 

Vmin = Điện áp nhỏ nhất giữa VB và VS là giá trị VBSUV+,MAX của Driver lái Mosfet (Xem trong Datasheets của driver lái)

Giá trị tụ Bootstrap theo khuyến cáo lớn hơn 15 lần so với giá trị tụ Bootstrap nhỏ nhất (Cbs,min).

Ví dụ tính toán Cbs cho cầu H dùng Mosfet IRF3205, driver lái là IC IR2184 và sử dụng Diode Bootstrap là Diode HER203, f = 20kHz, Vcc = 15V.

Dựa vào Datasheets của 3 linh kiện trên ta có các thông số sau:

Qg = 146nC
Iqbs(max) = 150uA
Qls = 5nC
f = 20kHz
Vcc = 15V
Vf = 1V
Vls = Rds(on),max*Id = 8m ohm *110 = 0.88V
Vmin = VBSUV+,MAX = 9.8V
Icbs(leak) = 0 (sử dụng tụ gốm làm tụ Bootstrap) 

Ta tính toán được các giá trị sau:

Qbs = 2*(2*146nC+ (150uA/20000) + 5nC) = 0.609uC
Cbs,min = 0.609uC/(15-1-0.88-9.8) = 0.1834uF
Vậy Cbs = 15*0.1834uF = 2.75uF approximately 3.3 uF

Tài liệu được biên soạn dựa vào các tài liệu sau :

[1].Bootstrap Component Selection For Control IC’s, IRF

[2].Design Guide for Selection of Bootstrap Components, FAIRCHILD