パワーエレクトロニクス回路
ゲートの駆動電圧は10 Vで、ゲート電荷以外の電流は無視する。ブートストラップ回路でハイサイドのMOSFETを駆動するとき、ゲート電荷100 nCのMOSFETを1回オンにしたときのブートストラップコンデンサの電圧の低下を0.5 V以下にするのに必要な容量の最小値はどれか。
- A10 nF
- B50 nF
- C200 nF
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正解：C. 200 nF
MOSFETをオンにするとき、ブートストラップコンデンサはゲートに電荷 Qg を渡し、その分だけ電圧が ΔV = Qg/C 下がります。ΔV ≤ 0.5 Vにするには、C ≥ Qg/ΔV = 100 nC ÷ 0.5 V = 200 nFが必要です。実際には、ゲート駆動回路の消費電流や漏れ電流、部品のばらつきを考えて、この値の10倍程度(約2 µF)を選ぶことが多くなります。コンデンサは下側のスイッチがオンの間に充電されるので、上側を長い時間オンにし続ける用途には向きません。
- A. 電荷を駆動電圧10 Vで割った値で、コンデンサの電圧が0まで下がってしまう容量です。
- B. 電荷と電圧の低下を掛けた値で、単位も合いません。
- C. 正しい。100 nC ÷ 0.5 V = 200 nFです。