Condensatore di bootstrap

[FuXpiO]

Salve a tutti.

Mi sono imbattuto più di una volta negli schemi di amplificatori audio
in un condensatore definito di bootstrap. Ho googlato per un po', ma non
sono riuscito a trovare nulla che mi tornasse utile.

Qualcuno di voi potrebbe gentilemente chiarirmi la sua funzione e il suo
funzionemnto (andamento dV/dt).

Se non mi fossi spiegato con sufficiente chiarezza, sappiate che mi
riferisco al condensatore C5 nel seguente schema elettrico:

http://sound.westhost.com/project3a.htm



FuXpiO

[Franco]

Post by FuXpiO
Salve a tutti.
Mi sono imbattuto più di una volta negli schemi di amplificatori audio
in un condensatore definito di bootstrap. Ho googlato per un po', ma non
sono riuscito a trovare nulla che mi tornasse utile.
Qualcuno di voi potrebbe gentilemente chiarirmi la sua funzione e il suo
funzionemnto (andamento dV/dt).

Il condensatore di bootstrap, come tutti i condensatori, per periodi di
tempo corti puo` essere pensato come una batteria che tiene la tensione
ai suoi capi circa costante (se il periodo di tempo e` piu` lungo, lo si
vede che si scarica :-).

Il condensatore C5, facendo riferimento alla figura del link, a riposo
si carica circa a 17V: l'armatura positiva e` sull'uscita (a 0V a
riposo), e l'armatura negativa e` a meta` del paritore R9-R10. La base
di Q6 e` anche lei circa a 0V, e quindi il lato negativo di C5 e` a -17V
circa.

Quando il circuito amplifica un segnale audio (e quindi in cui i
semiperiodi sono di durata limitata) il condensatore puo` essere
poensato come una batteria da 17V. Se la tensione di uscita sale ad
esempio a +20V, la tensione a meta` del partitore e` a circa +3V.
Analogamente se l'uscita scende a -25V, la tensione nel nodo fra R9 e
R10 va a -42V (nota, piu` negativo dell'alimentazione negativa).

Adesso guarda R9 (il carico di Q4): su questa resistenza c'e` sempre una
tensione di circa 17V, perche' un lato e` collegato al condensatore, e
l'altro alla base di Q6, che pero` ha l'emettitore sull'altro polo di
C5, e la tensione fra base ed emettitore e` di mezzo volt circa.

Se ai capi di R9 ci sono sempre 17V, vuol dire che attraverso R9 scorre
una corrente costante di circa 5 mA, (che e` la corrente di riposo di
Q4) e questa corrente e` sempre la stessa, sia che l'uscita diventi
positiva o negativa.

Se non ci fosse stato C5, quando la tensione di uscita sale (e sale
anche la base di Q6), la corrente attraverso R9 aumenta (perche' aumenta
la tensione ai suoi capi), mentre il contrario capita quando la tensione
di uscita diminuisce.

C'e` poi ancora un altro effetto, di resistenza equivalente vista come
carico da Q4, ma vediamo se fino a qui il discorso fila.

[emilio]

se li ai visti su ampli che pilotano dei mosfet N come finali,
allora servono a pilotare corretamente il gate ;ovvero:
se ai la Valim=20V, per far condurre il mosfet N con il D collegato
ai 20V di alim. devi polarizzare il mosfet con una Vgs di almeno
5-10V, quindi se il mosfet è in conduzione piena la Vds= circa 0.
quindi se anche collegi il G alla Valim la Vgs=0.
quindi si implementa una circuiteria ,a pompa di carica, che carica
un condensatore (detto di bootstrap) ad una V=Valim+10V circa; in
questa maniera si riesce a pilotare corretamente il mosfet N.

[GG]

"emilio" <***@brasimone.enea.it> ha scritto nel messaggio news:d6frnf$gue$***@newsfeed.cineca.it...

... snip...

Post by emilio
quindi si implementa una circuiteria ,a pompa di carica, che carica
un condensatore (detto di bootstrap) ad una V=Valim+10V circa; in
questa maniera si riesce a pilotare corretamente il mosfet N.

Il pompa di carica in questo momento mi sfugge ;-))).
Comunque lui si sta riferendo a un circuito diverso da quello che stai
spiegando tu.
Vedi la risposta di Franco.

Saluti

[emilio]

pardon,non avevo visto il link!!!

[Franco]

Post by emilio
quindi si implementa una circuiteria ,a pompa di carica, che carica
un condensatore (detto di bootstrap) ad una V=Valim+10V circa; in
questa maniera si riesce a pilotare corretamente il mosfet N.

Nei circuiti che conosco, e` molto inconsueto avere insieme sia la pompa
di carica e il condensatore di bootstrap. Hai qualche riferimento a
questo uso? (schema, link..?)

[emilio]

Post by Franco
Nei circuiti che conosco, e` molto inconsueto avere insieme sia la pompa
di carica e il condensatore di bootstrap. Hai qualche riferimento a
questo uso? (schema, link..?)

in genere viene utilizzato in tutti quei circuiti che pilotano dal
lato "alto" dei mosfet N, che altrimenti non si potrebbero portare
in conduzione. amplificatori BF, driver. se guardi sui siti della
ST,IR,Unitrode o altri trovi degli IC che usano questa soluzione.

[Franco]

Post by emilio

Post by Franco
Nei circuiti che conosco, e` molto inconsueto avere insieme sia la pompa
di carica e il condensatore di bootstrap. Hai qualche riferimento a
questo uso? (schema, link..?)

in genere viene utilizzato in tutti quei circuiti che pilotano dal
lato "alto" dei mosfet N, che altrimenti non si potrebbero portare
in conduzione. amplificatori BF, driver. se guardi sui siti della
ST,IR,Unitrode o altri trovi degli IC che usano questa soluzione.

Conosco la tecnica del condensatore di bootstrap per pilotare i mos N
high side. Conosco anche quella della pompa di carica, usata per lo
stesso scopo ma con altre caratteristiche. Era l'accoppiata di tutte e
due insieme che non ho praticamente mai visto.

Hai una indicazione di quando si usa il condensatore di bootstrap
INSIEME con la pompa di carica (che sono due cose diverse)?

[GG]

"Franco" <***@hotmail.com> ha scritto nel messaggio news:428cdfe5$***@x-privat.org...

... snip...

Hai una indicazione di quando si usa il condensatore di bootstrap INSIEME
con la pompa di carica (che sono due cose diverse)?

Ho provato ad implementare una cosa del genere in un chopper per motore in
continua a spazzole.
Durante il funzionamento con duty-cycle inferiore al 100% si usa il normale
circuito di bootstrap.
Quando il duty-cycle arriva al 100%, si pilota un circuito di charge pump
che usa come condensatore di accumulo della carica il condensatore del
circuito di bootstrap.

[FIDOCAD ]
MC 150 85 0 0 290
MC 170 70 0 0 080
MC 185 70 0 0 410
LI 170 70 165 70
LI 185 70 180 70
SA 165 70
MC 150 55 0 0 280
SA 150 55
LI 165 45 165 35
SA 120 35
MC 115 115 0 0 280
MC 130 40 1 0 080
LI 130 40 130 35
MC 135 55 0 0 080
LI 130 55 135 55
LI 130 50 130 105
SA 130 55
LI 145 55 150 55
LI 120 35 120 40
SA 120 60
SA 165 95
SA 130 35
LI 165 65 165 75
MC 130 125 0 0 045
LI 200 60 200 50
TY 200 50 5 3 0 0 0 * Val
LI 120 95 120 80
MC 120 70 1 0 170
LI 120 40 120 70
MC 95 40 1 0 200
MC 95 70 1 0 170
LI 95 55 95 70
LI 95 60 100 60
SA 95 35
SA 95 60
TY 85 30 5 3 0 0 0 * Val
MC 70 80 0 0 280
LI 95 35 95 40
LI 85 35 85 70
SA 85 35
LI 95 95 85 95
MC 95 90 3 0 080
LI 95 90 95 95
SA 85 95
MC 85 100 1 0 200
LI 85 90 85 100
MC 70 135 0 0 280
MC 85 145 0 0 045
LI 85 115 85 125
LI 85 120 70 120
SA 85 120
MC 70 50 1 0 080
LI 70 120 70 60
LI 70 50 70 35
LI 60 35 100 35
SA 70 35
SA 70 80
MC 100 60 0 0 200
MC 100 35 0 0 200
LI 165 35 115 35
LI 115 60 120 60
TY 100 110 5 3 0 0 0 * bootstrap
TY 55 130 5 3 0 0 0 * ch. pump
SA 200 95
MC 230 105 1 0 080
MC 230 120 1 0 130
MC 200 125 3 0 200
LI 200 80 200 110
LI 230 115 230 120
LI 230 95 230 105
LI 230 95 120 95
LI 200 125 200 145
MC 200 145 0 0 045
LI 230 130 230 145
MC 230 145 0 0 045
LI 150 55 150 85

Ho abbandonato presto la soluzione perche' il circuito e la logica di
controllo si complicava parecchio a fronte di un miglioramento delle
prestazioni del sistema veramente ridotto.
Alla fine si è optato per un buco di pilotaggio ogni tanto per ricaricare il
condensatore di bootstrap ;-))).

Saluti

[LAB]

C5, come ogni altro condensatore, per quanto gli è possibile mantiene
costante la tensione ai suoi capi (viceversa, una bobina tende a mantenere
costante la corrente che l'attraversa). Pertanto, se la tensione su una
delle armature varia abbastanza velocemente (e ciò dipende dalla costante di
tempo, R x C), il condensatore la riporta invariata da un'armatura
all'altra.
Ciò vuol dire che, se Q7 viene portato a condurre maggiormente (da Q5 e
Q4), la tensione in uscita sale; di conseguenza, anche la tensione di base
di Q6 sale, aiutando Q6 stesso e Q8 a portarsi all'interdizione.

Ciao

[Franco]

Post by LAB
C5, come ogni altro condensatore, per quanto gli è possibile mantiene
costante la tensione ai suoi capi (viceversa, una bobina tende a mantenere
costante la corrente che l'attraversa).

Ok

Post by LAB
Pertanto, se la tensione su una
delle armature varia abbastanza velocemente (e ciò dipende dalla costante di
tempo, R x C), il condensatore la riporta invariata da un'armatura
all'altra.

Qui non va bene. La velocita` a cui varia la tensione di una delle
armature, e che viene portata sull'altra armatura, non dipende dalla
costante di tempo RC. La costante di tempo dice quanto in fretta si
muove la tensione di una armatura rispetto all'altra, cioe` quanto in
fretta si carica o scarica il condensatore (in una data configurazione)

Post by LAB
Ciò vuol dire che, se Q7 viene portato a condurre maggiormente (da Q5 e
Q4), la tensione in uscita sale; di conseguenza, anche la tensione di base
di Q6 sale, aiutando Q6 stesso e Q8 a portarsi all'interdizione.

La tensione di base di Q6 e` determinata da Q9: attraverso R9 scorre una
corrente costante.