Cotația BOM Componente electronice Driver IC Chip IR2103STRPBF

Atributele produsului

Documente și media

Clasificări de mediu și export

Drivere de poartă

Un driver de poartă este un amplificator de putere care acceptă o intrare de putere scăzută de la un controler IC și produce o intrare de antrenare de curent ridicat pentru poarta unui tranzistor de mare putere, cum ar fi un IGBT sau un MOSFET de putere.Driverele de poartă pot fi furnizate fie pe cip, fie ca modul discret.În esență, un driver de poartă constă dintr-un schimbător de nivel în combinație cu un amplificator.Un IC driver de poartă servește ca interfață între semnalele de control (controlere digitale sau analogice) și comutatoarele de alimentare (IGBT-uri, MOSFET-uri, MOSFET-uri SiC și HEMT-uri GaN).O soluție integrată de driver de poartă reduce complexitatea designului, timpul de dezvoltare, lista de materiale (BOM) și spațiul pe placă, îmbunătățește în același timp fiabilitatea față de soluțiile de driver de poartă implementate discret.

Istorie

În 1989, International Rectifier (IR) a introdus primul produs de driver de poartă HVIC monolit, tehnologia circuitului integrat de înaltă tensiune (HVIC) folosește structuri monolitice patentate și brevetate care integrează dispozitive bipolare, CMOS și DMOS laterale cu tensiuni de întrerupere de peste 700 V și 1400 V pentru tensiuni offset de funcționare de 600 V și 1200 V.[2]

Folosind această tehnologie HVIC cu semnal mixt, pot fi implementate atât circuite de schimbare a nivelului de înaltă tensiune, cât și circuite analogice și digitale de joasă tensiune.Cu capacitatea de a plasa circuite de înaltă tensiune (într-un „puț” format din inele din polisiliciu), care pot „pluti” 600 V sau 1200 V, pe același siliciu, departe de restul circuitelor de joasă tensiune, partea înaltă MOSFET-urile de putere sau IGBT-urile există în multe topologii populare de circuite off-line, cum ar fi buck, boost sincron, semi-bridge, full-bridge și trifazat.Driverele de poartă HVIC cu comutatoare plutitoare sunt potrivite pentru topologiile care necesită configurații high-side, half-bridge și trifazate.[3]

Scop

In contrast cutranzistoare bipolare, MOSFET-urile nu necesită o intrare constantă de putere, atâta timp cât nu sunt pornite sau oprite.Poarta-electrodul izolat al MOSFET formează acondensator(condensator de poartă), care trebuie încărcat sau descărcat de fiecare dată când MOSFET-ul este pornit sau oprit.Deoarece un tranzistor necesită o anumită tensiune de poartă pentru a porni, condensatorul de poartă trebuie să fie încărcat la cel puțin tensiunea de poartă necesară pentru ca tranzistorul să fie pornit.În mod similar, pentru a opri tranzistorul, această sarcină trebuie să fie disipată, adică condensatorul de poartă trebuie să fie descărcat.

Când un tranzistor este pornit sau oprit, acesta nu trece imediat de la o stare neconductivă la una conducătoare;și poate suporta temporar atât o tensiune ridicată, cât și un curent ridicat.În consecință, atunci când un curent de poartă este aplicat unui tranzistor pentru a-l determina comutarea, este generată o anumită cantitate de căldură care poate fi, în unele cazuri, suficientă pentru a distruge tranzistorul.Prin urmare, este necesar să se mențină timpul de comutare cât mai scurt posibil, astfel încât să se minimizezepierdere de comutare[de].Timpii tipici de comutare sunt în intervalul de microsecunde.Timpul de comutare al unui tranzistor este invers proporțional cu cantitatea deactualfolosit pentru a încărca poarta.Prin urmare, curenții de comutare sunt adesea necesari în intervalul de câteva sutemiliamperi, sau chiar în intervalul deamperi.Pentru tensiuni tipice la poartă de aproximativ 10-15V, mai multewațipoate fi necesară puterea pentru a acţiona comutatorul.Când curenți mari sunt comutați la frecvențe înalte, de exconvertoare DC-DCsau maremotoare electrice, mai multe tranzistoare sunt uneori furnizate în paralel, astfel încât să asigure curenți de comutare și putere de comutare suficient de mari.

Semnalul de comutare pentru un tranzistor este de obicei generat de un circuit logic sau amicrocontroler, care oferă un semnal de ieșire care de obicei este limitat la câțiva miliamperi de curent.În consecință, un tranzistor care este condus direct de un astfel de semnal ar comuta foarte lent, cu pierderi de putere în mod corespunzător.În timpul comutării, condensatorul de poartă al tranzistorului poate absorbi curent atât de repede încât provoacă o suprasolicitare de curent în circuitul logic sau microcontroler, provocând supraîncălzire care duce la deteriorarea permanentă sau chiar la distrugerea completă a cipului.Pentru a preveni acest lucru, este prevăzut un driver de poartă între semnalul de ieșire al microcontrolerului și tranzistorul de putere.

Pompe de încărcaresunt adesea folosite înH-Poduriîn drivere latura înaltă pentru poarta care antrenează canalul n partea înaltăMOSFET-uri de putereșiIGBT-uri.Aceste dispozitive sunt utilizate datorită performanței lor bune, dar necesită o tensiune de acționare a porții cu câțiva volți deasupra șinei de alimentare.Când centrul unei jumătăți de punte scade, condensatorul este încărcat printr-o diodă, iar această încărcare este folosită pentru a conduce ulterior poarta porții FET cu latura înaltă cu câțiva volți deasupra tensiunii sursei sau a pinului emițătorului, astfel încât să o pornească.Această strategie funcționează bine cu condiția ca puntea să fie comutată în mod regulat și să evite complexitatea necesității de a rula o sursă de alimentare separată și permite ca dispozitivele mai eficiente cu canale n să fie folosite atât pentru comutatoarele înalte, cât și pentru cele joase.