Entwicklung einer Bootstrap-Ladepumpen-Stromversorgung für einen isolierten Verstärker
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Zusammenfassung
Isolierte Verstärker bieten eine Isolierung zwischen ihrem Eingangssignal und dem Ausgangssignal, was in vielen Anwendungen nützlich ist, wie z. B. der Phasenstrommessung in Motorantrieben. Die Bereitstellung der Highside-Stromversorgung für einen isolierten Verstärker kann eine Herausforderung darstellen. Dieser Anwendungshinweis stellt einen Bootstrap-Ladungspumpenschaltkreis als kleine, kostengünstige Alternative zur Erzeugung der Highside-Stromversorgung vor und geht ausführlich in Bezug auf das Design einer solchen Schaltung ein.
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1 Einführung
Isolierte Verstärker können Spannung oder Strom mit relativ hoher Genauigkeit messen und gleichzeitig die Messungen von der Low-Side isolierten. Dies ist in Anwendungen nützlich, bei denen die High-Side-Spannung aus Sicherheitsgründen isoliert werden muss oder wenn die High-Side plötzliche Transienten erleben kann, die einen Controller auf der Low-Side beschädigen können. Gängige Anwendungen sind das Messen eines Hochspannungs-Motorbusses oder das Messen des Motorphasenstroms.
Allerdings müssen isolierte Verstärker die Highside-Stromversorgung von der Low-Side-Stromversorgung isolierten, was zu einer größeren Größe und Komplexität führen kann. Eine Alternative ist ein transformatorisoliertes Netzteil, das die High-Side-Schiene von der Low-Side erzeugt und gleichzeitig die High-Side von der Low-Side isoliert hält. Transformatoren können jedoch groß und teuer sein. Eine Bootstrap-Ladepumpen-Stromversorgung ist eine kostengünstige Alternative. Die Stromversorgung erfolgt über ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM) und erfordert nur einen Kondensator, eine Diode und einen Strombegrenzungswiderstand. In einigen Fällen kann auch ein linearer Dropout-Regler (LDO) erforderlich sein.
Abbildung 1-1 Bootstrap-Stromversorgung