Styklistetilbud Elektroniske komponenter Driver IC-chip IR2103STRPBF

Produktegenskaber

Dokumenter og medier

Miljø- og eksportklassifikationer

Gate drivere

En gate-driver er en effektforstærker, der accepterer et laveffekt-input fra en controller-IC og producerer en højstrøms-drevinput til gate på en højeffekttransistor, såsom en IGBT eller effekt-MOSFET.Gate-drivere kan leveres enten på chip eller som et diskret modul.I det væsentlige består en gate-driver af en niveauskifter i kombination med en forstærker.En gatedriver-IC fungerer som grænsefladen mellem styresignaler (digitale eller analoge controllere) og strømafbrydere (IGBT'er, MOSFET'er, SiC-MOSFET'er og GaN HEMT'er).En integreret gate-driver-løsning reducerer designkompleksitet, udviklingstid, stykliste (BOM) og bordplads, mens den forbedrer pålideligheden i forhold til diskret implementerede gate-drev-løsninger.

Historie

I 1989 introducerede International Rectifier (IR) det første monolitiske HVIC gate driver produkt, højspændings integreret kredsløb (HVIC) teknologien bruger patenterede og proprietære monolitiske strukturer, der integrerer bipolære, CMOS og laterale DMOS enheder med gennembrudsspændinger over 700 V og 1400 V til driftsoffsetspændinger på 600 V og 1200 V.[2]

Ved at bruge denne blandede signal HVIC-teknologi kan både højspændingsniveauskiftende kredsløb og lavspændings analoge og digitale kredsløb implementeres.Med evnen til at placere højspændingskredsløb (i en 'brønd' dannet af polysiliciumringe), der kan 'svæve' 600 V eller 1200 V, på det samme silicium væk fra resten af ​​lavspændingskredsløbet, høj-side power MOSFET'er eller IGBT'er findes i mange populære offline-kredsløbstopologier såsom buck, synkron boost, halvbro, fuldbro og trefaset.HVIC gate-drivere med flydende kontakter er velegnede til topologier, der kræver højside-, halvbro- og trefasekonfigurationer.[3]

Formål

I kontrast tilbipolære transistorer, MOSFET'er kræver ikke konstant strømtilførsel, så længe de ikke tændes eller slukkes.MOSFET'ens isolerede gate-elektrode danner enkondensator(gate-kondensator), som skal oplades eller aflades, hver gang MOSFET'en tændes eller slukkes.Da en transistor kræver en bestemt gate-spænding for at tænde, skal gate-kondensatoren være opladet til mindst den nødvendige gate-spænding for at transistoren kan tændes.Tilsvarende, for at slukke for transistoren, skal denne ladning spredes, dvs. gate-kondensatoren skal aflades.

Når en transistor tændes eller slukkes, skifter den ikke umiddelbart fra en ikke-ledende til en ledende tilstand;og kan forbigående understøtte både en høj spænding og lede en høj strøm.Når gatestrøm påføres en transistor for at få den til at skifte, genereres der følgelig en vis mængde varme, som i nogle tilfælde kan være nok til at ødelægge transistoren.Derfor er det nødvendigt at holde koblingstiden så kort som muligt, for at minimerekoblingstab[de].Typiske koblingstider er i området af mikrosekunder.En transistors skiftetid er omvendt proportional med mængden afnuværendebruges til at oplade porten.Derfor kræves der ofte omskiftningsstrømme i intervallet flere hundredemilliampere, eller endda i rækken afampere.For typiske gate-spændinger på ca. 10-15V, flerewattstrøm kan være påkrævet for at drive kontakten.Når store strømme skiftes ved høje frekvenser, f.eksDC-til-DC omformereeller storeelektriske motorer, er der nogle gange tilvejebragt flere transistorer parallelt for at tilvejebringe tilstrækkelig høje koblingsstrømme og koblingseffekt.

Omskiftningssignalet for en transistor genereres normalt af et logisk kredsløb eller enmikrocontroller, som giver et udgangssignal, der typisk er begrænset til et par milliampere strøm.En transistor, som er direkte drevet af et sådant signal, vil følgelig skifte meget langsomt med et tilsvarende stort effekttab.Under omskiftning kan transistorens gate-kondensator trække strøm så hurtigt, at det forårsager et strømovertræk i det logiske kredsløb eller mikrocontroller, hvilket forårsager overophedning, som fører til permanent skade eller endda fuldstændig ødelæggelse af chippen.For at forhindre dette i at ske, er der tilvejebragt en gate-driver mellem mikrocontrollerens udgangssignal og effekttransistoren.

Opladningspumperbruges ofte iH-broeri højsidedrivere til portdrift af højsidens n-kanalstrøm MOSFET'erogIGBT'er.Disse enheder bruges på grund af deres gode ydeevne, men kræver en gate-drivspænding et par volt over strømskinnen.Når midten af ​​en halvbro bliver lav, oplades kondensatoren via en diode, og denne ladning bruges til senere at drive porten på den høje FET-gate et par volt over kilde- eller emitterstiftens spænding for at tænde den.Denne strategi fungerer godt, forudsat at broen skiftes regelmæssigt og undgår kompleksiteten ved at skulle køre en separat strømforsyning og tillader, at de mere effektive n-kanalenheder kan bruges til både høje og lave switche.