Saludos.
Debido a que hay muchas personas que preguntan sobre cómo calcular el capacitor de la fuente flotante para el IR2110, me di a la tarea de abrir este tema.
Comencemos.
Primero, debemos entender cómo funciona el IR2110, para eso es indispensable descargar la nota de aplicación AN-978
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf
Tomamos por ejemplo el cálculo para un medio puente como se muestra a continuación.
Ver el archivo adjunto 47844
Vamos a calcular el valor del capacitor C3 en base a las características del MOSFET elegido y del driver IR2110 (ignoren el valor del capacitor que tiene en la imagen, solo es con fines de ejemplificar).
En la página 6, el articulo muestra la ecuación para el cálculo del capacitor de la fuente flotante del mosfet de la parte alta.
Los datos de esta ecucion son los siguientes:
a) Qg: Valor de la carga del MOSFET del lado alto
b) f: Frecuencia de operacion
c) Icbs(leak): corriente de fuga del capacitor bootstrap (en este caso el capacitor que vamos a calcular)
d) Iqbs(max): Máxima corriente inactiva
e) Vcc: Voltaje de alimentacion del IR2110
f) Vf: Caida de voltaje en el diodo D3
g) VLS: Caida de voltaje a través del MOSFET del lado bajo
h) Vmin: Voltaje mínimo entre los pines Vb y Vs
i) Qls: Nivel de carga requerida por ciclo
Dichos parámetros, si trabajamos con el medio puente de la imagen anterior, tienen los siguientes valores:
a) El valor de carga lo encontramos en la hoja de datos de MOSFET que utilicemos. Aqui es importante entender cómo se enciende un MOSFET, para entender mejor este proceso es recomendable leer el siguiente documento:
http://www.ti.com/lit/ml/slup169/slup169.pdf
El proceso es posicionarse en la grafica de carga vs voltaje de gate. Como el voltaje en la base de los MOSFETS es de 12V, vemos qué valor de carga correponde el valor de este voltaje. La foto es algo pequeña, espero se logre apreciar.
Por lo tanto el valor de esta variable para este ejemplo es de 60nC
b) La frecuencia de operación la podemos elegir a 20Khz
c) Esta corriente se toma como cero si el capacitor a seleccionar es cerámico. Por lo tanto podemos ignorar esta variable
d), i) Los valores de estas variables vienen dadas en la hoja de datos del IR2110, los cuales son Iqbs = 230uA y Qls = 5nC. Es necesario aclarar que los 5nC se deben a que el driver va a tener menos de 600V flotantes.
e)El voltaje de alimentacion es de 12 V
f) Se toma el valor de 0.7V de caída de tension del 1n4148
g) Este voltaje es el valor de la caida de tension en el MOSFET del lado bajo. Idealmente se toma como la corriente multimplicada por su resistencia interna, la cual es muy baja, sin embargo personalmente tomo el valor de 0.7V, como si fuera un diodo, para darle un margen de error un poco mas grande.
h) Este valor es el voltaje mínimo para excitar la base del MOSFET. Como en la figura de voltaje vs carga el valor mínimo para que el MOSFET conduzca plenamente es de 8V, podemos dejarle un valor de 10 para garantizar que el MOSFET va a conducir de forma apropiada.
Sustituyendo los valores de las variables tenemos que el valor del capacitor es:
C > (2 * [ 2*(60nC) + (230uA / 20Khz) + 5nC]) / (12v - 0.7 - 0.7 - 10V)
C > (273nC / 0.6V)
C > 455nF
Por tanto el capacitor bootstrap DEBE ser mayor a 0.4uF.
En el primer documento se recomienda un valor mayor de 0.4uF, el cual es el valor que se obtuvo, en este caso, para que la fuente flotante de nuestro sistema funcione.
Como última recomendación, si el valor del capacitor obtenido excede el de un cerámico convencional (p.e. 1uF), se puede colocar un electrolítico en paralelo con un cerámico par minimizar las corrientes de fugas del electrolítico. El valor del cerámico puede ser de 0.1u. Recordemos que capacitores en paralelo se suman en serie, por lo tanto se estaría incrementando el valor del capacitor bootstrap.
Espero haber sido claro en la redacción y explicación de este pequeño tutorial de ayuda