Quotation BOM Componenti Elettronici Driver IC Chip IR2103STRPBF

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Driver di porta

Un driver di porta hè un amplificatore di putenza chì accetta un input di bassa putenza da un controller IC è pruduce un input di drive d'alta corrente per a porta di un transistor d'alta putenza cum'è un IGBT o MOSFET di putenza.I driver di porta ponu esse furniti in chip o cum'è modulu discretu.In essenza, un driver di porta hè custituitu da un shifter di livellu in cumminazione cù un amplificatore.Un IC di driver di porta serve cum'è l'interfaccia trà i segnali di cuntrollu (controlleri digitali o analogichi) è l'interruttori di putenza (IGBT, MOSFET, MOSFET SiC è HEMT GaN).Una soluzione integrata di gate-driver riduce a cumplessità di u disignu, u tempu di sviluppu, a fattura di materiali (BOM) è u spaziu di u bordu mentre migliurà l'affidabilità di e soluzioni di gate-drive implementate in modu discretu.

Storia

In u 1989, International Rectifier (IR) hà introduttu u primu produttu di driver di porta HVIC monoliticu, a tecnulugia di circuitu integratu d'alta tensione (HVIC) usa strutture monolitiche patentate è patentate chì integranu dispositivi bipolari, CMOS è DMOS laterali cù tensioni di rottura sopra 700 V è 1400. V per tensioni offset di funziunamentu di 600 V è 1200 V.[2]

Utilizendu sta tecnulugia HVIC di signale mistu, ponu esse implementati sia circuiti di cambiamentu di livellu d'alta tensione sia circuiti analogici è digitali di bassa tensione.Cù a capacità di mette circuitry high-voltage (in un "bene" furmatu da anelli polysilicon), chì pò "float" 600 V o 1200 V, nantu à u listessu siliciu luntanu da u restu di i circuiti di bassa tensione, high-side MOSFET di putenza o IGBT esistenu in parechje topologie di circuiti off-line populari cum'è buck, boost sincronu, half-bridge, full-bridge è trifase.I driver di porta HVIC cù switch flottanti sò adattati per topologies chì necessitanu cunfigurazioni high-side, half-bridge è trifase.[3]

Scopu

In cuntrastu àtransistor bipolari, I MOSFET ùn necessitanu micca un input di putenza constante, sempre chì ùn sò micca stati accesi o spenti.L'elettrodu di porta isolatu di u MOSFET forma acondensatore(condensatore di porta), chì deve esse carica o scaricatu ogni volta chì u MOSFET hè attivatu o spento.Siccomu un transistor richiede una tensione di porta particulare per accende, u condensatore di porta deve esse caricatu à almenu a tensione di porta necessaria per chì u transistor sia attivatu.In listessu modu, per spegne u transistor, sta carica deve esse dissipata, vale à dì chì u condensatore di a porta deve esse scaricatu.

Quandu un transistor hè attivatu o disattivatu, ùn cambia micca immediatamente da un statu non-conduttivu à un statu conduttivu;è pò sustene in modu transitoriu una volta alta è cunduce una alta corrente.In cunseguenza, quandu u currente di a porta hè appiicata à un transistor per fà cambià, una certa quantità di calore hè generatu chì pò, in certi casi, esse abbastanza per distrughje u transistor.Per quessa, hè necessariu di mantene u tempu di cambiamentu u più breve pussibule, per minimizzàperdita di cambiamentu[de].I tempi tipici di cambiamentu sò in u intervalu di microsecondi.U tempu di commutazione di un transistor hè inversamente proporzionale à a quantità dicurrenteutilizatu per carricà a porta.Per quessa, i currenti di cunversione sò spessu necessarii in a gamma di parechji centumilliampere, o ancu in a gamma diampere.Per tensioni di porta tipica di circa 10-15V, parechjiwattsdi putenza pò esse necessariu per guidà u switch.Quandu i grandi currenti sò cambiati à frequenze alte, per esempiu inConvertitori DC à DCo grandemutori elettrici, i transistori multipli sò qualchì volta furnuti in parallelu, in modu di furnisce una corrente di commutazione abbastanza alta è una putenza di commutazione.

U signale di commutazione per un transistor hè generalmente generatu da un circuitu logicu o amicrocontroller, chì furnisce un signalu di output chì tipicamente hè limitatu à uni pochi milliampere di corrente.In cunseguenza, un transistor chì hè direttamente guidatu da un tali signale cambiassi assai lentamente, cù una perdita di putenza currispundente alta.Durante a commutazione, u condensatore di a porta di u transistor pò piglià corrente cusì rapidamente chì provoca un overdraw current in u circuitu logicu o microcontroller, causendu un surriscaldamentu chì porta à un dannu permanente o ancu una distruzzione completa di u chip.Per impediscenu chì questu accade, un driver di porta hè furnitu trà u signale di output di u microcontroller è u transistor di putenza.

Pompe di caricasò spessu usati inH-pontiin i drivers high side per a porta chì guidanu u n-channel high sideMOSFET di putenzaèIGBT.Sti dispusitivi sò usati per via di u so bonu funziunamentu, ma necessitanu una tensione di a porta di a porta uni pochi volti sopra u rail di putenza.Quandu u centru di un mezzu ponte scende, u condensatore hè carcu per via di un diodu, è sta carica hè aduprata per più tardi guidà a porta di a porta FET di u latu altu à pochi volti sopra a tensione di a fonte o di l'emettitore per accende.Questa strategia funziona bè sempre chì u ponte hè cambiatu regularmente è evita a cumplessità di avè da gestisce una fonte d'energia separata è permette à i dispositi n-canale più efficaci per esse utilizati sia per i commutatori alti sia bassi.