Circuito de inicialização para o driver MOSFET do lado superior

Estou familiarizado com a operação de drivers de autoinicialização nos ICs do driver MOSFET para alternar um MOSFET do lado alto do canal N. A operação básica é abordada exaustivamente neste site e em outros.

O que eu não entendo é o próprio circuito do lado superior do driver. Como um bom driver empurra e puxa grandes quantidades de corrente, faz sentido que exista outro par de transistores dentro do IC para acionar o pino do VH alto ou baixo. Várias folhas de dados que observei parecem indicar que eles usam um par P-channel / N-channel (ou PNP / NPN). Tirando a construção do chip IC, imagino que o circuito se parece com isso:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Parece que acabamos de apresentar um problema de recursão. Supondo que o nó marcado como "flutuante" possa ter uma voltagem arbitrariamente alta, como os acionadores M3 e M4 não precisam de outro driver para acioná-lo ( e assim por diante )? Isso também pressupõe que o driver do lado superior seja controlado por algum tipo de sinal no nível lógico.

Em outras palavras, dada uma tensão flutuante arbitrariamente alta, como o acionamento push-pull de M3 e M4 é ativado por um sinal de nível lógico que se origina do chip?

Ponto de esclarecimento : A pergunta específica que estou fazendo tem a ver apenas com a ativação do drive de bootstrap do lado superior com um sinal de nível lógico. Quando a tensão do lado alto é relativamente baixa, reconheço que isso é trivial. Porém, assim que as tensões excedem as classificações típicas de Vds e Vgs nos transistores, isso se torna mais difícil. Eu esperaria que algum tipo de circuito de isolamento estivesse envolvido. Exatamente como é esse circuito é minha pergunta.

Reconheço que se M4 é um canal FET (ou PNP) de canal P, não é necessário outro circuito de inicialização. Mas estou tendo problemas para conceber um circuito que gere os Vgs adequados para M4 e M3, à medida que os transistores externos são alternados.

Aqui estão as capturas de tela de duas planilhas de dados diferentes que mostram um circuito semelhante ao que eu desenhei acima. Nem entre em detalhes sobre o circuito do driver da "caixa preta".

Do MIC4102YM :

E o FAN7380 :

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

$V_{cc}$$V_\text{High Voltage}$$V_{BS}$

$V_\text{Boot Strap}$

No esquema abaixo, VCC é a fonte de tensão do restante do circuito. Quando o MOSFET está desligado, o terra do circuito da tira de inicialização é conectado ao terra do circuito, portanto C1 e C2 carregam até o nível de Vcc. Quando o sinal de entrada chega para ligar o MOSFET, o terra do circuito de acionamento do portão aumenta até a tensão de drenagem do MOSFET. O diodo D1 bloqueará essa alta tensão, de modo que C1 e C2 fornecerão o circuito de acionamento durante o horário de funcionamento. Quando o MOSFET é desligado novamente, C1 e C2 reabastecem suas cobranças perdidas do VCC.

Critérios de projeto:

• O RB deve ser escolhido o mais baixo possível, para não danificar D1.
• A capacidade de C2 deve ser escolhida o suficiente para alimentar o circuito de acionamento durante o tempo mais longo dentro do prazo.
• $V_\text{High Voltage} - V_\text{CC}$

O sinal de entrada deve ser isolado do circuito da tira de inicialização. Alguns isoladores possíveis são:

Acoplador óptico

$\mu$$\mu$

Transformador de pulso

O transformador de pulso é um tipo espacial de transformador para transferência de pulsos retangulares. Eles têm menor número de voltas para evitar capacitância e indutância parasitária e núcleos maiores para compensar a perda de indutância devido ao número reduzido de voltas. Eles são muito mais rápidos que os acopladores ópticos. Os tempos de atraso são inferiores a 100ns em geral. A imagem acima é apenas ilustrativa. Na prática, a corrente que eles podem fornecer não é suficiente para dirigir um MOSFET rapidamente; então eles precisam de circuitos adicionais na prática.

Driver de portão isolado

A condução isolada de portão é uma tecnologia relativamente nova. Toda a complexidade do acionamento de portas é encapsulada em um único chip. Eles são tão rápidos quanto transformadores de pulso, mas podem fornecer alguns amperes de corrente de pico de gate. Alguns produtos também contêm conversores DC-DC isolados no chip, para que nem precisem de correias de inicialização. No entanto, todos esses super recursos têm um custo.

Hum, o IC tem circuito interno de "mudança de nível".

E o circuito de mudança de nível talvez assim, isso é semelhante ao FAN7380:

$V_{SRC}$$V_{BST}$

E abaixo está o diagrama de blocos do IR2110 (From International Rectifier AN978-b):