BOM citāts elektronisko komponentu draivera IC mikroshēma IR2103STRPBF

Produkta atribūti

Dokumenti un mediji

Vides un eksporta klasifikācijas

Vārtu vadītāji

Vārtu draiveris ir jaudas pastiprinātājs, kas pieņem mazjaudas ievadi no kontrollera IC un rada lielas strāvas piedziņas ieeju lieljaudas tranzistora, piemēram, IGBT vai jaudas MOSFET, vārtiem.Vārtu draiverus var nodrošināt vai nu mikroshēmā, vai kā diskrētu moduli.Būtībā vārtu draiveris sastāv no līmeņa pārslēdzēja kombinācijā ar pastiprinātāju.Vārtu draivera IC kalpo kā saskarne starp vadības signāliem (digitāliem vai analogiem kontrolleriem) un barošanas slēdžiem (IGBT, MOSFET, SiC MOSFET un GaN HEMT).Integrēts vārtu piedziņas risinājums samazina dizaina sarežģītību, izstrādes laiku, materiālu sarakstu (BOM) un dēļa vietu, vienlaikus uzlabojot uzticamību salīdzinājumā ar diskrēti ieviestiem vārtu piedziņas risinājumiem.

Vēsture

1989. gadā International Rectifier (IR) ieviesa pirmo monolītā HVIC vārtu draivera produktu, augstsprieguma integrālās shēmas (HVIC) tehnoloģija izmanto patentētas un patentētas monolītas struktūras, kas integrē bipolāras, CMOS un sānu DMOS ierīces ar pārtraukuma spriegumu virs 700 V un 1400 V darba nobīdes spriegumiem 600 V un 1200 V.[2]

Izmantojot šo jaukto signālu HVIC tehnoloģiju, var ieviest gan augstsprieguma līmeņa maiņas shēmas, gan zemsprieguma analogās un digitālās shēmas.Ar iespēju novietot augstsprieguma shēmas ("akā", ko veido polisilīcija gredzeni), kas var "peldēt" 600 V vai 1200 V, uz tā paša silīcija prom no pārējām zemsprieguma shēmām, augstā pusē jaudas MOSFET vai IGBT pastāv daudzās populārās bezsaistes ķēžu topoloģijās, piemēram, buck, sinhronais pastiprinājums, pustilta, pilna tilta un trīsfāžu.HVIC vārtu draiveri ar peldošiem slēdžiem ir labi piemēroti topoloģijām, kurām nepieciešama augstākās puses, pustilta un trīsfāžu konfigurācija.[3]

Mērķis

Pretstatābipolāri tranzistori, MOSFET nav nepieciešama pastāvīga strāvas padeve, kamēr tie netiek ieslēgti vai izslēgti.MOSFET izolētais vārtu elektrods veido akondensators(vārtu kondensators), kas jāuzlādē vai jāizlādē ikreiz, kad MOSFET tiek ieslēgts vai izslēgts.Tā kā tranzistoram ir nepieciešams konkrēts aizslēga spriegums, lai tas ieslēgtos, aizbīdņa kondensators jāuzlādē vismaz līdz vajadzīgajam aizslēga spriegumam, lai tranzistors tiktu ieslēgts.Līdzīgi, lai izslēgtu tranzistoru, šis lādiņš ir jāizkliedē, proti, jāizlādē aizbīdņa kondensators.

Kad tranzistors tiek ieslēgts vai izslēgts, tas nekavējoties nepārslēdzas no nevadoša stāvokļa uz vadošu;un var īslaicīgi atbalstīt gan augstu spriegumu, gan vadīt lielu strāvu.Līdz ar to, kad tranzistoram tiek pielietota aizbīdņa strāva, lai tas pārslēgtos, tiek ģenerēts noteikts siltuma daudzums, kas dažos gadījumos var būt pietiekami, lai iznīcinātu tranzistoru.Tāpēc pārslēgšanas laiks ir jāsaglabā pēc iespējas īsāks, lai to samazinātupārslēgšanas zudums[de].Tipiski pārslēgšanās laiki ir mikrosekunžu diapazonā.Tranzistora pārslēgšanas laiks ir apgriezti proporcionāls daudzumamstrāvaizmanto, lai uzlādētu vārtus.Tāpēc pārslēgšanas strāvas bieži ir nepieciešamas vairāku simtu robežāsmiliampēri, vai pat diapazonāampēri.Tipiskiem vārtu spriegumiem aptuveni 10–15 V, vairākivatislēdža darbināšanai var būt nepieciešama jauda.Kad lielas strāvas tiek pārslēgtas augstās frekvencēs, piemēram, inLīdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājivai lielselektromotori, dažreiz paralēli tiek nodrošināti vairāki tranzistori, lai nodrošinātu pietiekami lielas pārslēgšanas strāvas un pārslēgšanas jaudu.

Tranzistora komutācijas signālu parasti ģenerē loģiskā ķēde vai amikrokontrolleris, kas nodrošina izejas signālu, kas parasti ir ierobežots līdz dažiem miliampēriem.Līdz ar to tranzistors, kuru tieši darbina šāds signāls, pārslēgtos ļoti lēni, ar attiecīgi lielu jaudas zudumu.Pārslēgšanās laikā tranzistora aizslēga kondensators var uzņemt strāvu tik ātri, ka tas izraisa strāvas pārtēriņu loģiskajā ķēdē vai mikrokontrollerī, izraisot pārkaršanu, kas izraisa neatgriezeniskus mikroshēmas bojājumus vai pat pilnīgu iznīcināšanu.Lai tas nenotiktu, starp mikrokontrollera izejas signālu un jaudas tranzistoru ir nodrošināts vārtu draiveris.

Uzlādes sūkņibieži tiek izmantotiH-tiltiaugstajā pusē esošajos draiveros vārtiem, kas virza augstus sānu n-kanālujaudas MOSFETunIGBT.Šīs ierīces tiek izmantotas to labā veiktspējas dēļ, taču tām ir nepieciešams vārtu piedziņas spriegums dažus voltus virs barošanas sliedes.Kad pustilta centrs ir zems, kondensators tiek uzlādēts, izmantojot diode, un šis lādiņš tiek izmantots, lai vēlāk virzītu augšējās puses FET aizvaru dažus voltus virs avota vai emitētāja tapas sprieguma, lai to ieslēgtu.Šī stratēģija darbojas labi, ja tilts tiek regulāri pārslēgts, un tā ļauj izvairīties no sarežģītības, kas saistīta ar atsevišķu barošanas avotu, un ļauj izmantot efektīvākas n-kanālu ierīces gan augstiem, gan zemiem slēdžiem.