Примитивный понижающий преобразователь

[NickelMan]

Товарищи, я долго медитировал на схемы драйверов и общее устройство понижающего преобразователя, и вот чего я совершенно не могу пока понять.

1) Когда мосфет открыт, напряжение на стоке и истоке совпадает и равно питающему напряжению (в моем случае 19 вольт), соответственно, на затворе должно быть 19+хотя бы 10=29 вольт, чтобы он был открыт
2) Когда он же закрыт, в нашем случае открывается диод, который подтягивает исток (если не напутал с названиями) к земле, и тогда на затворе должно быть только 0 + хотя бы 10 = 10 вольт чтобы его открыть.

3) Но когда мы подаем на затвор закрытого мосфета 10 вольт, он открывается и согласно п.1 надо уже 29 вольт на затворе, чтобы он был открыт. А если оставляем 10 вольт на затворе, то V_GS получается 10-19 = -9 вольт, что выглядит категорически странно и насколько я понимаю должно сразу его закрыть.

Получается что когда мы открываем мосфет, мы его сразу же закрываем? Бред какой-то. Можете показать, где я запутался?

[AndTer]

Действительно бред...
1. Для P-канального напряжение на стоке будет равно напряжению на истоке(а не питанию) минус падение напряжение на переходе, которое зависит от тока и сопротивления перехода.
На затворе при этом должно быть напряжение в зависимости от полевика. Смотри даташит. Это могут быть как максимум 10, так и 20 вольт. Выше он просто сгорит.
Превышать напряжение на затворе над напряжением через переход, надо только если он включён через задницу(нагрузка N-канального сидит на истоке например).
2. Как диод там может что то подтягивать?
3. Без комментариев...

Рисуй схему! И уже по ней надо смотреть. Без схемы эти пункты полный бред.

[Телекот]

Для схем с общим стоком применяют бустерное питание. И драйвера есть для этого к примеру IR2117. Дам используют заряд бустерного конденсатора для питания драйвера когда ключ открыт.

[NickelMan]

Действительно бред...
1. Для P-канального напряжение на стоке будет равно напряжению на истоке(а не питанию) минус падение напряжение на переходе, которое зависит от тока и сопротивления перехода.
На затворе при этом должно быть напряжение в зависимости от полевика. Смотри даташит. Это могут быть как максимум 10, так и 20 вольт. Выше он просто сгорит.
Превышать напряжение на затворе над напряжением через переход, надо только если он включён через задницу(нагрузка N-канального сидит на истоке например).
2. Как диод там может что то подтягивать?
3. Без комментариев...

Рисуй схему! И уже по ней надо смотреть. Без схемы эти пункты полный бред.

По пунктам:
1) Я говорил о N-канальном транзисторе, поскольку вы обсуждали схемы именно с N-канальником.
2) Как диод может подтягивать? Видимо я неверный термин выбрал. Имеется в виду, что в ИИП транзистор и диод открываются по очереди. Это ведь так? А если глянуть на схему, то диод как раз смотрит на землю, при открытии он получается соединяет исток транзистора с землей.

Схему я имел в виду вот эту.


Может теперь понятней получилось?

Я на всякий случай нарисовал:
1) Транзистор не проводит ток, на его истоке земля:


2) Транзистор проводит ток, тогда диод закрыт. На затворе допустим 10V относительно земли (а так как на предыдущем щаге на истоке тоже была земля, то для например IRFZ44 должно хватить для открытия)


И вот тут получается, что на затворе напряжение ниже чем на истоке, VGS не то что ноль, а даже -1, и он как честный транзистор должен закрыться...


Вот так вот. Да, возможно бред. Но теперь с картинками

Добавлено after 1 minute 50 seconds:

Для схем с общим стоком применяют бустерное питание. И драйвера есть для этого к примеру IR2117. Дам используют заряд бустерного конденсатора для питания драйвера когда ключ открыт.

Ага, я на него смотрел. Я просто пытаюсь сейчас понять, верно ли я мыслю. Вон выше с картинками расписал, как я понимаю процесс.

[Фунтик]

1) Транзистор не проводит ток, на его истоке земля:

верните диод в зад и осознайте, что никакой земли там, где вы её написали нет.
Откуда ей там взяться?

[NickelMan]

Фунтик, вас не затрудник немного развернуть мысль? Вы имеете в виду падение на диоде? Я его проигнорировал, оно имхо не сыграет решающей роли в этой ситуации.
Или вы о чем-то еще?

[AndTer]

Для схем с общим стоком применяют бустерное питание.

Какое нафиг бустерное? Бутстрепное.
В данном случае это лишнее усложнение схемы.
Здесь проще и дешевле использовать P-канальный полевик.

1. Используйте P-канальный полевик, как изначально было нарисовано.
2. Диод ничего там не соединяет и не подтягивает. Он нужен для того, чтобы слить противоЭДС с индуктивности, которое возникает в моменты отключения транзистора.

в 1 нельзя заменять диод прямым соединением. Правильней его убрать. Когда на затворе земля, то транзистор закрыт.
в 2 откуда на затворе взялось напряжение? На затворе будет столько, сколько на него подашь. Само по себе оно там не возьмётся.

И напряжение на затворе должно быть относительно истока. И не превышать значений указанных в даташите. Для IRFZ44 оно не должно быть выше 20Вольт. И для полного открытия не ниже 10 Вольт.

[NickelMan]

Рисунки 1 и 2 - эквивалентные схемы исходной для двух состояний полевика, закрытого и открытого. Вот например в этой статье аналогичные картинки https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/analysis-of-four-dc-dc-converters-in-equilibrium/, там есть раздел buck converter.

По поводу диода мне непонятно. Да, пусть гасит ЭДС индуктивности, не вопрос. Но он же открыт? Если открыт, и если пренебрегаем падением на нем, получается, что его можно рассматривать как проводник, и получается, что земля приходит на исток транзистора, как и я и сказал.

Или все сложнее? То есть в момент закрытия транзистора возникает ЭДС, диод открывается и ее сливает, а потом закрывается, и это происходит за незначительную часть периода ШИМа?

[AndTer]

Ну если ты не в состоянии отличить P-канальный от N-канального... то о чём дальше вести речь?
На картинках по ссылке стоят P-канальные. И там нигде диод не меняют на перемычку...

Земля будет идти на исток транзистора если диод будет стоять наоборот. Он тупо замкнёт на себя. Хотя это и не совсем корректное описание.
У диода нет состояния открыт. Он пропускает ток лишь в одном направлении.

[NickelMan]

Я в состоянии отличить п от эн. Тип транзистора при анализе схемы работы преобразователя не причем. Он важен, когда рассматриваешь способ его открытия и закрытия.
И вы ошибаетесь. Диод таки заменяют в эквивалентной схеме на перемычку. В более сложной эквивалентной схеме его заменяют на батарейку с напряжением, равным падению на диоде.

Но это неважно.

Видимо я непонятно объясняю. Спорить с вами не буду, на словах я бы быстро разъяснил, что имею, в виду, но буквами это сложно. Возможно, кто-то еще прочтет мой вопрос и поймет, что я имею в виду.

[Телекот]

И вот тут получается, что на затворе напряжение ниже чем на истоке, VGS не то что ноль, а даже -1, и он как честный транзистор должен закрыться...

В этом случае транзистор переходит в активный (линейный) режим работы и открывается не полностью, на его истоке будет напряжение меньше чем на затворе примерно на 4-6в. В преобразователях не используется.

Какое нафиг бустерное? Бутстрепное.

к словам цепляться будем.

Здесь проще и дешевле использовать P-канальный полевик.

Однако в компьютерных преобразователях используется N канальные полевики.

По поводу диода мне непонятно. Да, пусть гасит ЭДС индуктивности, не вопрос. Но он же открыт? Если открыт, и если пренебрегаем падением на нем, получается, что его можно рассматривать как проводник, и получается, что земля приходит на исток транзистора, как и я и сказал.

всё верно.

У диода нет состояния открыт. Он пропускает ток лишь в одном направлении.

А когда он пропускает ток он что закрыт? Диод как и любой другой вентиль имеет 2 состояния открыт и закрыт. просто транзистор имеет внешние управление а диод внутренние.
Диод заменяют в эквивалентной схеме на перемычку очень часто.

[AndTer]

Диод заменяют в эквивалентной схеме на перемычку очень часто.

Но не здесь. Отсюда и куча неправильных выводов у тс.

[Телекот]

По моему он просо старается анализировать работу схемы и всё.

[AndTer]

В компьютере напряжение на переходе ниже чем на затворе и там такой проблемы нет.

Он не анализирует, а фантазирует.

ТС, раздели схему на две части. Полевик это условно кнопка. Замыкает цепь/размыкает.
Полевик тут просто КЛЮЧ. Найди как работают ключи на полевиках. Какие напряжения где, куда текут токи и как оно работает.

Диод ничего не замыкает и не подтягивает. Он сливает противоЭДС с индуктивности. И превращается в перемычку только когда транзистор закрылся, перемычкой он является для противоЭДС катушки.
Изучай как работает индуктивность. Тоже несложно найти.

Наверное так будет правильней:

Переключатель замыкает катушку то на питание +, то на -.

[Телекот]

А почему вы исток оставили в воздухе? Это не верно. Пока диод сливает энергию с дросселя исток транзистора замкнут на землю. И там потенциал даже немного отрицательный.

[AndTer]

Оставил, потому что это демагогия. ТС хочет разобраться в работе схемы ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, а не в физических процессах на ключе.
Замените полевик кнопкой, ей пофигу на то какой потенциал на ней в разомкнутом состоянии.

[NickelMan]

Я и начал с того, что хочу разобраться с физическим процессом, а пошло докапывание к словам

[Телекот]

Кнопкой не получится ТС хочет разобраться как открывать полевик.
NickelMan вам надо почитать статьи о работе верхнего ключа.

[musor]

господа не сспорьте и не ссортесь
я вас примирю
что открыть N MOS в схене достаточно подать на затвом полевик Us+UG ПОР (пороговое обычно около 5-10в)
тоесть например для DC DCс питанием от 5 в вполне хватит 12в если полевик там логический
а вот если нет то лучще подать от дополнителного ГАЛВАНОРАЗВЯЗАНОГО ИСТОЧНИ пиьание на затвор гдет 15-18в относително ИСТОКА...но так никто обычно не делает хотя вариант вполне рабочии -волтодобавку беруи с 2чной обмотки дроселя НА ПРЯМОМ ХОДЕ
на практике давно применяют ДРАЙВЕР ВЕРХНЕГО МОСФЕТА С "Бутстрепное" питание оно дает волтодобавку автоматически (двоийное по величине питание затвора) однако...тут есть ограничения тоже годно при питании верхнего драйва не выще 15в....
если вам надо сделать схемку без мороки на расыпухе все просто надо припаять зенера ЗИ на 18в
а управу подать от чего угодно через GDT управлят GDT будет скажем 3843 с неболщой цепочкой граничивающей Кзап не более 0,89
ест и другие рещение но это самое надежное и простое ДЛЯ ДИНАМИКИ
а для статики все прлсто -оставляем зенер 15в ЗИ а на затвор через- 1к2вт подаем от источника от +25... 350в

[Фунтик]

Фунтик, вас не затруднит немного развернуть мысль?

диод можно заменить перемычкой только в короткий промежуток времени сразу после того как полевик закрылся. А картинка - статическая, и в статике некому создавать на катоде диода отрицательный потенциал. Поэтому диод надо вообще убрать, а не на перемычку заменять.