Cotització BOM Controlador de components electrònics Xip IC IR2103STRPBF

Atributs del producte

Documents i mitjans

Classificacions ambientals i d'exportació

Controladors de portes

Un controlador de porta és un amplificador de potència que accepta una entrada de baixa potència d'un controlador IC i produeix una entrada d'accionament d'alta intensitat per a la porta d'un transistor d'alta potència, com ara un IGBT o un MOSFET de potència.Els controladors de la porta es poden proporcionar en xip o com a mòdul discret.En essència, un controlador de porta consisteix en un canviador de nivell en combinació amb un amplificador.Un IC controlador de porta serveix com a interfície entre els senyals de control (controladors digitals o analògics) i els interruptors d'alimentació (IGBT, MOSFET, MOSFET SiC i HEMT GaN).Una solució de controlador de porta integrada redueix la complexitat del disseny, el temps de desenvolupament, la llista de materials (BOM) i l'espai de la placa alhora que millora la fiabilitat de les solucions d'accionament de la porta implementades de manera discreta.

Història

El 1989, International Rectifier (IR) va presentar el primer producte de controlador de porta HVIC monolític, la tecnologia de circuit integrat d'alta tensió (HVIC) utilitza estructures monolítices patentades i patentades que integren dispositius bipolars, CMOS i DMOS laterals amb tensions de ruptura superiors a 700 V i 1400. V per a tensions de compensació de funcionament de 600 V i 1200 V.[2]

Mitjançant aquesta tecnologia HVIC de senyal mixta, es poden implementar tant circuits de canvi de nivell d'alta tensió com circuits analògics i digitals de baixa tensió.Amb la capacitat de col·locar circuits d'alta tensió (en un "pou" format per anells de polisilici), que poden "flotar" 600 V o 1200 V, al mateix silici lluny de la resta de circuits de baixa tensió, de cara alta. Els MOSFET de potència o IGBT existeixen en moltes topologies de circuits fora de línia populars, com ara buck, boost sincrònic, mig pont, pont complet i trifàsic.Els controladors de la porta HVIC amb interruptors flotants són adequats per a topologies que requereixen configuracions de costat alt, mig pont i trifàsic.[3]

Propòsit

En contrast ambtransistors bipolars, els MOSFET no requereixen una entrada d'alimentació constant, sempre que no s'encenen ni apaguen.L'elèctrode de porta aïllat del MOSFET forma acondensador(condensador de porta), que s'ha de carregar o descarregar cada vegada que el MOSFET s'encén o s'apaga.Com que un transistor requereix una tensió de porta particular per engegar-se, el condensador de porta s'ha de carregar com a mínim a la tensió de porta necessària perquè el transistor s'encengui.De la mateixa manera, per apagar el transistor, aquesta càrrega s'ha de dissipar, és a dir, s'ha de descarregar el condensador de porta.

Quan un transistor està encès o apagat, no passa immediatament d'un estat no conductor a un estat conductor;i pot suportar de manera transitòria tant un alt voltatge com conduir un alt corrent.En conseqüència, quan s'aplica corrent de porta a un transistor per fer-lo canviar, es genera una certa quantitat de calor que, en alguns casos, pot ser suficient per destruir el transistor.Per tant, cal mantenir el temps de commutació el més curt possible, per tal de minimitzar-lopèrdua de commutació[de].Els temps de commutació típics estan en el rang de microsegons.El temps de commutació d'un transistor és inversament proporcional a la quantitat deactualutilitzat per carregar la porta.Per tant, sovint es requereixen corrents de commutació en el rang de diversos centenarsmiliamperes, o fins i tot en el rang deamperes.Per a tensions de porta típiques d'aproximadament 10-15 V, diverseswattspot ser necessària la potència per accionar l'interruptor.Quan es canvien corrents grans a freqüències altes, per exemple, enConvertidors DC-DCo granmotors elèctrics, de vegades es proporcionen múltiples transistors en paral·lel, per tal de proporcionar corrents de commutació i potència de commutació prou alts.

El senyal de commutació d'un transistor sol ser generat per un circuit lògic o amicrocontrolador, que proporciona un senyal de sortida que normalment es limita a uns pocs mil·liampers de corrent.En conseqüència, un transistor que és impulsat directament per aquest senyal canviaria molt lentament, amb una pèrdua de potència corresponent.Durant la commutació, el condensador de la porta del transistor pot extreure corrent tan ràpidament que provoca una sobrecàrrega de corrent al circuit lògic o al microcontrolador, provocant un sobreescalfament que provoca danys permanents o fins i tot la destrucció completa del xip.Per evitar que això passi, es proporciona un controlador de porta entre el senyal de sortida del microcontrolador i el transistor de potència.

Bombes de càrregas'utilitzen sovint enH-Pontsen controladors laterals alts per a la porta que condueix el canal n de la part altaMOSFET de potènciaiIGBT.Aquests dispositius s'utilitzen pel seu bon rendiment, però requereixen una tensió d'accionament de la porta uns quants volts per sobre del carril d'alimentació.Quan el centre d'un mig pont baixa, el condensador es carrega mitjançant un díode, i aquesta càrrega s'utilitza per conduir posteriorment la porta de la porta FET del costat alt uns quants volts per sobre de la tensió de la font o del pin emissor per tal d'encendre-la.Aquesta estratègia funciona bé sempre que el pont es canviï regularment i s'eviti la complexitat d'haver d'executar una font d'alimentació independent i permet que els dispositius de canal n més eficients s'utilitzin tant per a commutadors alts com baixos.