BOM Tilbud Elektroniske komponenter Driver IC Chip IR2103STRPBF

Produktegenskaper

Dokumenter og medier

Miljø- og eksportklassifiseringer

Gate-drivere

En portdriver er en effektforsterker som aksepterer en laveffektinngang fra en kontroller-IC og produserer en høystrømsdrivinngang for porten til en høyeffekttransistor, for eksempel en IGBT eller effekt MOSFET.Gatedrivere kan leveres enten på brikken eller som en diskret modul.I hovedsak består en portdriver av en nivåskifter i kombinasjon med en forsterker.En portdriver-IC fungerer som grensesnittet mellom kontrollsignaler (digitale eller analoge kontrollere) og strømbrytere (IGBT, MOSFET, SiC MOSFET og GaN HEMT).En integrert gate-driver-løsning reduserer designkompleksitet, utviklingstid, stykkliste (BOM) og bordplass samtidig som den forbedrer påliteligheten i forhold til diskret implementerte gate-drive-løsninger.

Historie

I 1989 introduserte International Rectifier (IR) det første monolitiske HVIC-portdriverproduktet, høyspenningsintegrert krets (HVIC)-teknologien bruker patenterte og proprietære monolittiske strukturer som integrerer bipolare, CMOS- og laterale DMOS-enheter med nedbrytningsspenninger over 700 V og 1400 V for driftsoffsetspenninger på 600 V og 1200 V.[2]

Ved å bruke denne HVIC-teknologien med blandede signaler kan både høyspenningsnivåskiftende kretser og analoge og digitale lavspentkretser implementeres.Med muligheten til å plassere høyspentkretser (i en "brønn" dannet av polysilisiumringer), som kan "flyte" 600 V eller 1200 V, på samme silisium vekk fra resten av lavspentkretsene, høyside strøm-MOSFET-er eller IGBT-er finnes i mange populære off-line kretstopologier som buck, synkron boost, halvbro, fullbro og trefase.HVIC-portdriverne med flytende brytere er godt egnet for topologier som krever høyside-, halvbro- og trefasekonfigurasjoner.[3]

Hensikt

I motsetning tilbipolare transistorer, MOSFET-er krever ikke konstant strømtilførsel, så lenge de ikke blir slått på eller av.Den isolerte portelektroden til MOSFET danner enkondensator(gatekondensator), som må lades eller utlades hver gang MOSFET slås på eller av.Siden en transistor krever en bestemt gatespenning for å slå på, må gatekondensatoren lades til minst den nødvendige gatespenningen for at transistoren skal slås på.Tilsvarende, for å slå av transistoren, må denne ladningen forsvinne, dvs. portkondensatoren må utlades.

Når en transistor slås på eller av, skifter den ikke umiddelbart fra en ikke-ledende til en ledende tilstand;og kan forbigående støtte både en høy spenning og lede en høy strøm.Følgelig, når portstrøm påføres en transistor for å få den til å bytte, genereres en viss mengde varme som i noen tilfeller kan være nok til å ødelegge transistoren.Derfor er det nødvendig å holde koblingstiden så kort som mulig, for å minimerebyttetap[de].Typiske koblingstider er i området mikrosekunder.Byttetiden til en transistor er omvendt proporsjonal med mengden avnåværendebrukes til å lade porten.Derfor kreves det ofte byttestrømmer i området flere hundremilliampere, eller til og med i områdetampere.For typiske portspenninger på ca. 10-15V, flerewattstrøm kan være nødvendig for å drive bryteren.Når store strømmer kobles ved høye frekvenser, f.eksDC-til-DC-omformereeller storelektriske motorer, er flere transistorer noen ganger anordnet parallelt, for å gi tilstrekkelig høye svitsjestrømmer og svitsjeeffekt.

Svitsjesignalet for en transistor genereres vanligvis av en logisk krets eller enmikrokontroller, som gir et utgangssignal som typisk er begrenset til noen få milliampere strøm.Følgelig vil en transistor som er direkte drevet av et slikt signal bytte meget sakte, med tilsvarende høyt effekttap.Under svitsjingen kan portkondensatoren til transistoren trekke strøm så raskt at den forårsaker en strømovertrekk i den logiske kretsen eller mikrokontrolleren, noe som forårsaker overoppheting som fører til permanent skade eller til og med fullstendig ødeleggelse av brikken.For å forhindre at dette skjer, er det anordnet en portdriver mellom mikrokontrollerens utgangssignal og krafttransistoren.

Ladepumperbrukes ofte iH-broeri høysidedrivere for portdrift av høyside n-kanalstrøm MOSFET-erogIGBT-er.Disse enhetene brukes på grunn av deres gode ytelse, men krever en portdrivspenning noen få volt over strømskinnen.Når midten av en halvbro blir lav, lades kondensatoren via en diode, og denne ladningen brukes til senere å drive porten til den høye FET-porten noen få volt over kilde- eller emitterpinnens spenning for å slå den på.Denne strategien fungerer bra forutsatt at broen byttes regelmessig og unngår kompleksiteten ved å måtte kjøre en separat strømforsyning og tillater at de mer effektive n-kanals enhetene kan brukes for både høye og lave brytere.