BOM Quotation Electronic Components Driver IC Chip IR2103STRPBF

Χαρακτηριστικά Προϊόντος

Έγγραφα & Μέσα

Περιβαλλοντικές & Εξαγωγικές Ταξινομήσεις

Gate Drivers

Το πρόγραμμα οδήγησης πύλης είναι ένας ενισχυτής ισχύος που δέχεται είσοδο χαμηλής ισχύος από ένα IC ελεγκτή και παράγει μια είσοδο μετάδοσης κίνησης υψηλού ρεύματος για την πύλη ενός τρανζίστορ υψηλής ισχύος, όπως ένα IGBT ή ένα MOSFET ισχύος.Τα προγράμματα οδήγησης πύλης μπορούν να παρέχονται είτε σε chip είτε ως διακριτή μονάδα.Στην ουσία, ένας οδηγός πύλης αποτελείται από έναν μετατοπιστή στάθμης σε συνδυασμό με έναν ενισχυτή.Ένα IC προγράμματος οδήγησης πύλης χρησιμεύει ως διεπαφή μεταξύ σημάτων ελέγχου (ψηφιακά ή αναλογικά ελεγκτές) και διακόπτες ισχύος (IGBT, MOSFET, SiC MOSFET και GaN HEMT).Μια ολοκληρωμένη λύση gate-driver μειώνει την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού, τον χρόνο ανάπτυξης, τον λογαριασμό των υλικών (BOM) και τον χώρο της πλακέτας, ενώ βελτιώνει την αξιοπιστία σε σχέση με τις διακριτά εφαρμοσμένες λύσεις gate-drive.

Ιστορία

Το 1989, η International Rectifier (IR) εισήγαγε το πρώτο μονολιθικό προϊόν οδήγησης πύλης HVIC, η τεχνολογία ολοκληρωμένου κυκλώματος υψηλής τάσης (HVIC) χρησιμοποιεί πατενταρισμένες και ιδιόκτητες μονολιθικές δομές που ενσωματώνουν διπολικές, CMOS και πλευρικές συσκευές DMOS με τάσεις διάσπασης πάνω από 7000 V και 11 V για τάσεις μετατόπισης λειτουργίας 600 V και 1200 V.[2]

Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνολογία HVIC μικτού σήματος, μπορούν να υλοποιηθούν τόσο κυκλώματα μετατόπισης στάθμης υψηλής τάσης όσο και αναλογικά και ψηφιακά κυκλώματα χαμηλής τάσης.Με τη δυνατότητα τοποθέτησης κυκλωμάτων υψηλής τάσης (σε ένα «πηγάδι» που σχηματίζεται από δακτυλίους πολυπυριτίου), που μπορεί να «επιπλέει» 600 V ή 1200 V, στο ίδιο πυρίτιο μακριά από το υπόλοιπο κύκλωμα χαμηλής τάσης, υψηλής πλευράς Τα power MOSFET ή IGBT υπάρχουν σε πολλές δημοφιλείς τοπολογίες κυκλωμάτων εκτός σύνδεσης, όπως buck, σύγχρονη ενίσχυση, μισή γέφυρα, πλήρης γέφυρα και τριφασική.Τα προγράμματα οδήγησης πύλης HVIC με πλωτούς διακόπτες είναι κατάλληλα για τοπολογίες που απαιτούν διαμορφώσεις υψηλής πλευράς, μισής γέφυρας και τριφασικών.[3]

Σκοπός

Σε αντίθεση μεδιπολικά τρανζίστορ, Τα MOSFET δεν απαιτούν σταθερή είσοδο ρεύματος, εφόσον δεν είναι ενεργοποιημένα ή απενεργοποιημένα.Η απομονωμένη πύλη-ηλεκτρόδιο του MOSFET σχηματίζει απυκνωτής(πυκνωτής πύλης), ο οποίος πρέπει να φορτίζεται ή να αποφορτίζεται κάθε φορά που ενεργοποιείται ή απενεργοποιείται το MOSFET.Καθώς ένα τρανζίστορ απαιτεί μια συγκεκριμένη τάση πύλης για να ενεργοποιηθεί, ο πυκνωτής πύλης πρέπει να φορτιστεί τουλάχιστον στην απαιτούμενη τάση πύλης για να ενεργοποιηθεί το τρανζίστορ.Ομοίως, για να απενεργοποιηθεί το τρανζίστορ, αυτό το φορτίο πρέπει να εκτονωθεί, δηλαδή να αποφορτιστεί ο πυκνωτής πύλης.

Όταν ένα τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο, δεν μεταβαίνει αμέσως από μη αγώγιμη σε αγώγιμη κατάσταση.και μπορεί παροδικά να υποστηρίζει και υψηλή τάση και να μεταφέρει υψηλό ρεύμα.Κατά συνέπεια, όταν εφαρμόζεται ρεύμα πύλης σε ένα τρανζίστορ για να το κάνει να αλλάξει, παράγεται μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας που μπορεί, σε ορισμένες περιπτώσεις, να είναι αρκετή για να καταστρέψει το τρανζίστορ.Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να διατηρείται ο χρόνος μεταγωγής όσο το δυνατόν συντομότερος, ώστε να ελαχιστοποιείταιαπώλεια μεταγωγής[de].Οι τυπικοί χρόνοι μεταγωγής είναι της τάξης των μικροδευτερόλεπτων.Ο χρόνος μεταγωγής ενός τρανζίστορ είναι αντιστρόφως ανάλογος με την ποσότητα τουρεύμαχρησιμοποιείται για τη φόρτιση της πύλης.Επομένως, απαιτούνται συχνά ρεύματα μεταγωγής στην περιοχή αρκετών εκατοντάδωνμιλιαμπέρ, ή ακόμα και στο εύρος τωναμπέρ.Για τυπικές τάσεις πύλης περίπου 10-15 V, αρκετέςwattμπορεί να απαιτείται ισχύς για την κίνηση του διακόπτη.Όταν τα μεγάλα ρεύματα ενεργοποιούνται σε υψηλές συχνότητες, π.χΜετατροπείς DC σε DCή μεγάλοηλεκτροκινητήρες, μερικές φορές παρέχονται πολλά τρανζίστορ παράλληλα, έτσι ώστε να παρέχουν επαρκώς υψηλά ρεύματα μεταγωγής και ισχύ μεταγωγής.

Το σήμα μεταγωγής για ένα τρανζίστορ παράγεται συνήθως από ένα λογικό κύκλωμα ή αμικροελεγκτή, το οποίο παρέχει ένα σήμα εξόδου που τυπικά περιορίζεται σε μερικά χιλιοστά αμπέρ ρεύματος.Κατά συνέπεια, ένα τρανζίστορ που οδηγείται απευθείας από ένα τέτοιο σήμα θα αλλάζει πολύ αργά, με αντίστοιχα υψηλή απώλεια ισχύος.Κατά τη διάρκεια της μεταγωγής, ο πυκνωτής πύλης του τρανζίστορ μπορεί να τραβήξει ρεύμα τόσο γρήγορα ώστε να προκαλέσει υπερένταση ρεύματος στο λογικό κύκλωμα ή στον μικροελεγκτή, προκαλώντας υπερθέρμανση που οδηγεί σε μόνιμη βλάβη ή ακόμα και πλήρη καταστροφή του τσιπ.Για να μην συμβεί αυτό, παρέχεται ένας οδηγός πύλης μεταξύ του σήματος εξόδου του μικροελεγκτή και του τρανζίστορ ισχύος.

Αντλίες φόρτισηςχρησιμοποιούνται συχνά σεH-Bridgesσε οδηγούς υψηλής πλευράς για πύλη που οδηγεί το κανάλι n της υψηλής πλευράςισχύος MOSFETκαιIGBTs.Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται λόγω της καλής τους απόδοσης, αλλά απαιτούν τάση μετάδοσης κίνησης πύλης λίγα βολτ πάνω από τη ράγα ισχύος.Όταν το κέντρο μιας μισής γέφυρας πέσει χαμηλά, ο πυκνωτής φορτίζεται μέσω μιας διόδου και αυτή η φόρτιση χρησιμοποιείται για να οδηγήσει αργότερα την πύλη της πύλης FET υψηλής πλευράς λίγα βολτ πάνω από την τάση της πηγής ή της ακίδας εκπομπού, ώστε να ενεργοποιηθεί.Αυτή η στρατηγική λειτουργεί καλά με την προϋπόθεση ότι η γέφυρα αλλάζει τακτικά και αποφεύγει την πολυπλοκότητα της λειτουργίας ξεχωριστής παροχής ρεύματος και επιτρέπει στις πιο αποτελεσματικές συσκευές n-καναλιών να χρησιμοποιούνται τόσο για υψηλούς όσο και για χαμηλούς διακόπτες.