High Performance BootStrap Capacitor use Low Side Driver (TC4420) with capacitif signal isolation

High Performance BootStrap Capacitor use Low Side Driver (TC4420) with capacitif signal isolation

          Mendrive mosfet salah satu caranya dengan prinsip bootstrap capacitor. Namun memiliki kendala performa yang duty cyclenya terbatas. Berbeda dengan prinsip transformer power suply isolation. Memiliki rentang waktu yang lebar bahkan sangat cepat, bila memakai power suply yang tepat. Kali ini saya akan uraikan cara mendrive mosfet dengan prinsip bootstrap namun memiliki performa yang handal dengan performa yang sedikit dibawah transformer isolation. IC yang dipakai TC4420. Sesuai datasheet IC mampu mendrive sampai 10.000pf. Rentang tegangan juga lebih lebar antara 4,8-18Volt. Jauh lebih lebar daripada IC yang memakai bootstap principle biasanya. Biasanya hanya berkisar 10-15volt. Saya sudah test dengan arduino PWM dengan duty cycle 5-95%. Mosfet yang dipakai type IRFZ44. Ciss 1800pf. PSU Accu 12Volt. Load LED DC 3Watt. Controller Arduino-Uno.PWM pin 9 yang dipakai. Memakai program dimer LED.

 Kemampuan yang lebih baik daripada bootstrap yang biasa, namun rentang duty cycle yang lebar, dengan kelebihan low side driver. Tegangan suply bisa dicheck dengan memeriksa tegangan pada bootstrap capacitor. Semakin tinggi nilai bootstrap capacitor maka tegangan suply IC akan semakin stabil (voltage-Riple & noise). Saya pernah coba dengan 4700uf. Voltage ripple lebih rendah daripada memakai 220uf.
Prinsip ini menawarkan biaya yang lebih murah daripada menggunakan prinsip Isolation power suply. Signal isolation memberikan safety lebih baik bagi sumber signal, biasanya mikrokontroler. Pemahaman teori sangat penting. Teori akan diuji dengan praktek. Hasil akhir dari praktek akan menentukan apakah teori itu benar atau salah. Apabila ada kesalahan penulis itu semua karena penulis hanya manusia biasa, yang tidak luput dari kesalahan. Mohon maaf bila ada kesalahan. Wasalamualaikum wr.wb.Selamat mencoba.Semoga berhasil menemukan apa yang anda cari.

Memakai TC4420 high speed mosfet driver (Low-Side)

TC4420 adalah IC mosfet driver yang lumayan handal dipakai untuk mendrive mosfet pada sisi low side. Saya pernah coba pada sisi high side namun gagal. Untuk menggunakan IC ini pada sisi high side perlu isolasi power suply dan isolasi signal, jadi mampu bekerja dengan baik. namun isolasi signal dengan optocoupler kelemahanya pada sisi kecepatan, maksimal sesuai kecepatan dari optocoupler. Isolasi signal bisa juga mengunakan mosfet atau transistor, dengan prinsip kerja pembagi tegangan, dengan pull down resistor sebagai acuan dari voltage devider. Jadi delay lebih lama. Kemampuan IC ini mampu mendrive mosfet sampai 10000pf atau 10n. Angka tersebut biasanya dimiliki oleh mosfet dengan rating ampere besar. Atau biasanya logic gate mosfet. IRLB series. Ada juga yang 13000pf milik IXYS100N50. Jadi driver ini memiliki kemampuan yang handal. Untuk inverting bisa memakai TC4429. Untuk membuat driver mosfet yang setara diperlukan 3 mosfet dan 2 OP-Amp, sesuai dengan block diagram IC tersebut. Mosfet logic pada intput, dan dua mosfet totem pole, N dan P pada outputnya. Saya pernah coba drive mosfet type IXYS21N50, 150N17, Irf3205, IrfZ44 dan yang terkahir IXYS100N50 (100A-500V-Pd1500W-Rdson50 mOhm). Performa terbaik IC didapat pada tegangan 15Volt. Sedangan input minimal pada 4,8Volt VCC(internal zener clamp 4,8V) Dibandingkan dengan metode bootstrap capacitor, yang lebih murah, namun memiliki keterbatasan pada tegangan input yang mendekati output dibawah 2volt (sehingga mosfet saturation).
 Pada mosfet generasi terbaru, Sic (silicon carbid) dan Gan (Galium) memiliki charging gate (Qg) atau berkaitan dengan Ciss yang rendah. Paling rendah dimiliki direct FET untuk system audio, yaitu dengan minimum gate charge, untuk menghindari ringing. Sekitar dibawah 400pf untuk Gan fet yang 5 ampere, sedangkan yang beredar di pasaran sejak lama, misalnya IRFZ44 di angka sekitar 1800pf. Itulah yang membuat mosfet Galium memiliki swiching yang sangat cepat 1-10ns. Untuk Sic mosfet, gate charge diminimalisir dibandingkan generasi sebelumnya. Namun masih diatas Gan FET untuk Cissnya sekitar 1000pf