GERA011 September 2023 AMC1300 , AMC1300B-Q1 , AMC1301 , AMC1301-Q1 , AMC1302 , AMC1302-Q1 , AMC1311 , AMC1350 , AMC1351
2.2 Simulation in TINA-TI
Abbildung 2-3 SimulationsmodellVS1 ist der Ausgang des LDO, VG1 wird zur Simulation des PWM-Signals verwendet und IS1 simuliert die Lastaufnahme des isolierten Verstärkers. Da VS1 6 V beträgt und der Spannungsabfall über die Diode 300 mV beträgt, beträgt die maximale Ausgangsspannung des Bootstrap 5,4 V. VG1 liefert ein PWM-Signal von 20 kHz, 50 Vpp mit einem Tastverhältnis von 50 %. C1 wird vier verschiedene Kondensatorwerte schrittweise durchlaufen.
Abbildung 2-4 Vergleich der Kondensatorwerte| Kondensatorwert (μF) | Stationäre Welligkeit (mV) | Durchschnittlicher stationärer Zustand (V) |
|---|---|---|
| 3,3 | 53,6 | 5,215 |
| 4,7 | 37,7 | 5,200 |
| 6,8 | 25,8 | 5,215 |
| 10 | 17,7 | 5,215 |
Abbildung 2-4 zeigt vier verschiedene Kondensatorwerte mit demselben PWM-Signal. Tabelle 2-1 zeigt die stationäre Ausgangsspannung mit den verschiedenen Kondensatoren. Beachten Sie, dass keiner der Kondensatoren den theoretischen maximalen stationären Zustand von 5,4 V erreicht. Mit abnehmender Welligkeit nimmt die Startzeit jedoch deutlich zu. Das Signal mit 4,7 μF weist ein gutes Gleichgewicht zwischen Anlaufzeit und Welligkeit auf.
Die Startzeit und die Welligkeit des Bootstrap-Schaltkreises im stationären Zustand hängen auch von der Frequenz und dem Tastverhältnis des PWM-Eingangssignals ab. Wir können dies in der Simulation beobachten, indem wir C1 auf einen einzelnen Wert einstellen und das von VG1 erzeugte PWM-Signal ändern.
Abbildung 2-5 Ändern der PWM-Frequenz| PWM-Frequenz (kHz) | Stationäre Welligkeit (mV) | Durchschnittlicher stationärer Zustand (V) |
|---|---|---|
| 10 | 75,1 | 5,190 |
| 20 | 37,7 | 5,200 |
| 50 | 14,7 | 5,200 |
C1 beträgt 4,7 μF und das PWM-Signal hat eine Amplitude von 50 V pp und ein Tastverhältnis von 50 %. Die Frequenz hat einen viel größeren Einfluss auf die Ausgangswelligkeit, ohne die Startzeit und den durchschnittlichen stationären Zustand zu dramatisch zu beeinflussen, wie gezeigt in Tabelle 2-2.
Abbildung 2-6 PWM-Tastverhältnis ändern| PWM-Tastverhältnis | Stationäre Welligkeit (mV) | Durchschnittlicher stationärer Zustand (V) |
|---|---|---|
| 20% | 14,7 | 5,245 |
| 50% | 37,7 | 5,200 |
| 80% | 59,9 | 5,070 |
C1 beträgt 4,7 μF und das PWM-Signal hat eine Amplitude von 50 Vpp und eine Frequenz von 20 kHz. Die Anlaufzeit und die durchschnittliche Leistung werden viel stärker beeinflusst, wie in Abbildung 2-6 und Tabelle 2-3 dargestellt.
Zu viel Welligkeit kann die Leistung des isolierten Verstärkers beeinträchtigen, da die prallende Stromversorgung Gleichtaktfehler am Ausgang verursachen kann. Allerdings kann die Genauigkeit des isolierten Verstärkers nicht überprüft werden, bevor der Verstärker den empfohlenen Mindestwert für die Highside-Stromversorgung des Verstärkers erreicht hat. Die Kenntnis des erwarteten PWM-Ausgangssignals ist entscheidend für den Entwurf einer effektiven Bootstrap-Schaltung innerhalb der Systemparameter. Allerdings wurde der 4,7 μF-Kondensator unter der Annahme gewählt, dass das PWM-Signal ein Tastgrad von 50 % und eine Frequenz von 20 kHz haben kann (siehe Sektion 2.1), so dass die Mindestkapazität an die PWM-Signaleigenschaften angepasst werden kann (siehe Gleichung 4).