BOM-offerte Stuurprogramma voor elektronische componenten IC-chip IR2103STRPBF

Productkenmerken

Documenten en media

Milieu- en exportclassificaties

Poortchauffeurs

Een gate-driver is een eindversterker die een ingangssignaal met laag vermogen van een controller-IC accepteert en een aandrijfingang met hoge stroomsterkte produceert voor de gate van een transistor met hoog vermogen, zoals een IGBT of vermogens-MOSFET.Gate-drivers kunnen op de chip of als discrete module worden geleverd.In wezen bestaat een gate-driver uit een niveauverschuiver in combinatie met een versterker.Een gate driver IC dient als interface tussen besturingssignalen (digitale of analoge controllers) en stroomschakelaars (IGBT's, MOSFET's, SiC MOSFET's en GaN HEMT's).Een geïntegreerde gate-driver-oplossing vermindert de ontwerpcomplexiteit, ontwikkelingstijd, stuklijst (BOM) en bordruimte, terwijl de betrouwbaarheid wordt verbeterd ten opzichte van discreet geïmplementeerde gate-drive-oplossingen.

Geschiedenis

In 1989 introduceerde International Rectifier (IR) het eerste monolithische HVIC-poortdriverproduct. De hoogspannings-geïntegreerde circuit (HVIC) -technologie maakt gebruik van gepatenteerde en eigen monolithische structuren die bipolaire, CMOS- en laterale DMOS-apparaten integreren met doorslagspanningen boven 700 V en 1400 V. V voor bedrijfsoffsetspanningen van 600 V en 1200 V.[2]

Met behulp van deze HVIC-technologie met gemengd signaal kunnen zowel hoogspanningsniveauverschuivende circuits als analoge en digitale laagspanningscircuits worden geïmplementeerd.Met de mogelijkheid om hoogspanningscircuits (in een 'put' gevormd door polysiliciumringen), die 600 V of 1200 V kunnen 'zweven', op hetzelfde silicium te plaatsen, weg van de rest van het laagspanningscircuit, hoge kant vermogens-MOSFET's of IGBT's bestaan ​​in veel populaire off-line circuittopologieën zoals buck, synchrone boost, halve brug, volledige brug en driefasig.De HVIC-poortdrivers met zwevende schakelaars zijn zeer geschikt voor topologieën die high-side-, half-bridge- en driefasige configuraties vereisen.

Doel

In contrast metbipolaire transistorenMOSFET's hebben geen constante stroomtoevoer nodig, zolang ze niet worden in- of uitgeschakeld.De geïsoleerde poortelektrode van de MOSFET vormt eencondensator(poortcondensator), die elke keer dat de MOSFET wordt in- of uitgeschakeld, moet worden opgeladen of ontladen.Omdat een transistor een bepaalde poortspanning nodig heeft om in te schakelen, moet de poortcondensator worden opgeladen tot ten minste de vereiste poortspanning om de transistor in te schakelen.Op soortgelijke wijze moet, om de transistor uit te schakelen, deze lading worden gedissipeerd, dat wil zeggen dat de poortcondensator moet worden ontladen.

Wanneer een transistor wordt in- of uitgeschakeld, schakelt deze niet onmiddellijk over van een niet-geleidende naar een geleidende toestand;en kan tijdelijk zowel een hoge spanning ondersteunen als een hoge stroom geleiden.Wanneer er poortstroom wordt toegevoerd aan een transistor om deze te laten schakelen, wordt er bijgevolg een bepaalde hoeveelheid warmte gegenereerd die in sommige gevallen voldoende kan zijn om de transistor te vernietigen.Daarom is het noodzakelijk om de schakeltijd zo kort mogelijk te houden, om dit tot een minimum te beperkenschakelverlies[de].Typische schakeltijden liggen in het bereik van microseconden.De schakeltijd van een transistor is omgekeerd evenredig met de hoeveelheidhuidiggebruikt om de poort op te laden.Daarom zijn er vaak schakelstromen nodig in het bereik van enkele honderdenmilliampère, of zelfs in de buurt vanampère.Voor typische poortspanningen van ongeveer 10-15V zijn er meerderewattEr kan stroom nodig zijn om de schakelaar aan te drijven.Wanneer grote stromen op hoge frequenties worden geschakeld, bijvDC-naar-DC-convertersof grootelektrische motorenSoms worden meerdere transistors parallel voorzien, om voldoende hoge schakelstromen en schakelvermogen te leveren.

Het schakelsignaal voor een transistor wordt meestal gegenereerd door een logisch circuit of eenmicrocontroller, dat een uitgangssignaal levert dat doorgaans beperkt is tot een paar milliampère stroom.Een transistor die direct door een dergelijk signaal wordt aangestuurd, zou bijgevolg zeer langzaam schakelen, met een overeenkomstig hoog vermogensverlies.Tijdens het schakelen kan de poortcondensator van de transistor zo snel stroom trekken dat deze een stroomoverschrijding in het logische circuit of de microcontroller veroorzaakt, waardoor oververhitting ontstaat die tot permanente schade of zelfs volledige vernietiging van de chip leidt.Om te voorkomen dat dit gebeurt, is er een poortaansturing aangebracht tussen het uitgangssignaal van de microcontroller en de vermogenstransistor.

Laad pompenworden er vaak in gebruiktH-bruggenin high side drivers voor poort die het n-kanaal aan de hoge kant aanstuurtkrachtige MOSFET'sEnIGBT's.Deze apparaten worden gebruikt vanwege hun goede prestaties, maar vereisen een poortaandrijfspanning die enkele volts boven de stroomrail ligt.Wanneer het midden van een halve brug laag wordt, wordt de condensator opgeladen via een diode, en deze lading wordt gebruikt om later de poort van de FET-poort aan de hoge kant een paar volt boven de spanning van de bron- of emitterpin aan te drijven, om deze in te schakelen.Deze strategie werkt goed, op voorwaarde dat de brug regelmatig wordt geschakeld en vermijdt de complexiteit van het moeten gebruiken van een aparte voeding en maakt het mogelijk dat de efficiëntere n-kanaalapparaten worden gebruikt voor zowel hoge als lage schakelaars.