Wzrost złożoności sterowania silnikami i elementami grzewczymi w urządzeniach AGD wymusił wdrożenie nowoczesnych układów mocy opartych na tranzystorach MOSFET i IGBT. W szczególności powszechnie stosowane mostki H, zarówno w konfiguracji trójfazowej, jak i pół-mostkowej, opierają się na driverach typu high-side/low-side. Jednym z krytycznych elementów tych układów jest pętla bootstrap – odpowiedzialna za zasilanie górnych tranzystorów (high-side).
Bootstrap realizowany jest zazwyczaj przy użyciu kondensatora ładowanego przez diodę z napięcia logicznego, np. +12 V. W cyklu pracy mostka, w chwili gdy dolny tranzystor przewodzi, kondensator ładuje się przez diodę do potencjału odniesionego do źródła high-side. Po zamknięciu dolnego tranzystora i otwarciu górnego, zgromadzony ładunek pozwala zasilać bramkę i utrzymać tranzystor w stanie przewodzenia. Problemy zaczynają się w momencie, gdy sekwencja przełączeń nie zapewnia odpowiedniego czasu ładowania kondensatora. Wówczas układ traci napięcie bootstrap i nie jest w stanie aktywować górnego tranzystora, mimo poprawnego sygnału PWM.
Zjawisko to występuje szczególnie często w silnikach komutowanych elektronicznie (BLDC), gdzie z uwagi na zmienne obciążenia i adaptacyjne sterowanie sinusoidalne, okresy „martwe” (dead-time) wydłużają się. Jeżeli driver typu IR2110 lub FAN7388 nie otrzyma warunków do naładowania bootstrapu, mostek przechodzi w tryb nieaktywny lub działa niestabilnie. W praktyce objawia się to nieregularną pracą silnika, drganiem bębna lub brakiem reakcji po uruchomieniu programu.
Diagnostyka układów bootstrapowych wymaga użycia oscyloskopu o paśmie min. 50 MHz oraz sond różnicowych. Analiza napięcia na pinie VB-VS (bootstrap – source) powinna wykazywać obecność impulsów ładowania w zakresie 8–12 V. Ich brak oznacza, że pętla bootstrap nie zamknęła się z uwagi na np. zimne luty, uszkodzony rezystor ładowania, lub wadliwą diodę ultrafast. Szczególnie problematyczne są przypadki, gdy napięcie początkowo się pojawia, ale szybko opada – wtedy mówimy o niewydolności pojemnościowej, często związanej z degradacją kondensatora SMD 100 nF–1 µF (50 V).
Istotne jest, że niektóre sterowniki nie sygnalizują błędu bezpośrednio. W modelach LG DirectDrive lub Samsung Inverter brak aktywacji górnych driverów nie generuje kodu błędu, a jedynie objawia się jako brak obrotów lub zatrzymanie w czasie startu. Dopiero analiza przebiegów napięciowych potwierdza, że przyczyna leży w sekcji bootstrap, nie w silniku ani logice głównej.
Z punktu widzenia projektowania zaplecza diagnostycznego, warto uwzględnić w analizach obwody bootstrapowe jako źródło błędów inicjalizacji. W wielu przypadkach użytkownikowi wydaje się, że problem dotyczy zasilania lub czujnika hallotronowego, tymczasem przyczyna leży w niedostatecznym czasie ładowania kondensatora lub niestabilnym napięciu logicznym z przetwornicy buck.
Szersze omówienie układów driverów, ich schematów referencyjnych oraz porównanie czasów ładowania w zależności od pojemności kondensatora znajduje się w analizie driverów BLDC.
Lokalizacja: /notatki/petla-bootstrap-driverow.html Modele testowe: LG F12U2TDN0, Samsung WW9TA404AEW, Indesit BWE91484 Data: 2025-09-02 Testowane drivery: IR2110, FAN7388, IR2101, TLP250