BOM árajánlat elektronikus alkatrészek illesztőprogram IC Chip IR2103STRPBF

Termékjellemzők

Dokumentumok és média

Környezetvédelmi és export osztályozások

Kapuhajtók

A kapumeghajtó egy olyan teljesítményerősítő, amely kis teljesítményű bemenetet fogad egy vezérlő IC-től, és nagy áramerősségű meghajtóbemenetet állít elő egy nagy teljesítményű tranzisztor, például IGBT vagy teljesítmény MOSFET kapujához.A kapumeghajtók chipen vagy diszkrét modulként is biztosíthatók.Lényegében a kapumeghajtó egy szintváltóból és egy erősítőből áll.A kapumeghajtó IC interfészként szolgál a vezérlőjelek (digitális vagy analóg vezérlők) és a tápkapcsolók (IGBT-k, MOSFET-ek, SiC MOSFET-ek és GaN HEMT-k) között.Az integrált kapu-meghajtó megoldás csökkenti a tervezés bonyolultságát, a fejlesztési időt, az anyagjegyzéket (BOM) és a táblaterületet, miközben javítja a megbízhatóságot a diszkréten megvalósított kapuhajtási megoldásokhoz képest.

Történelem

1989-ben az International Rectifier (IR) bemutatta az első monolitikus HVIC kapumeghajtó terméket, a nagyfeszültségű integrált áramkör (HVIC) technológia szabadalmaztatott és szabadalmaztatott monolitikus struktúrákat használ, amelyek bipoláris, CMOS és laterális DMOS eszközöket integrálnak 700 V és 1400 feletti áttörési feszültséggel. V 600 V és 1200 V üzemi offset feszültségekhez.[2]

Ezzel a vegyes jelű HVIC technológiával mind a nagyfeszültségű szintváltó áramkörök, mind a kisfeszültségű analóg és digitális áramkörök megvalósíthatók.A nagyfeszültségű áramkörök (poliszilícium gyűrűk által alkotott „kútba”), amelyek 600 V-os vagy 1200 V-os feszültségen „lebeghetnek”, ugyanarra a szilíciumra helyezhetők, távol a kisfeszültségű áramkör többi részétől, magas oldalon. A power MOSFET-ek vagy IGBT-k számos népszerű off-line áramköri topológiában léteznek, mint például a buck, a synchronous boost, a félhíd, a teljes híd és a háromfázisú.A lebegő kapcsolókkal rendelkező HVIC kapumeghajtók kiválóan alkalmasak a felső oldali, félhíd- és háromfázisú konfigurációkat igénylő topológiákhoz.[3]

Célja

Szembenbipoláris tranzisztorok, a MOSFET-ek nem igényelnek állandó tápellátást mindaddig, amíg nincsenek be- vagy kikapcsolva.A MOSFET izolált kapuelektródája akondenzátor(kapukondenzátor), amelyet a MOSFET minden be- vagy kikapcsolásakor fel kell tölteni vagy kisütni.Mivel a tranzisztor bekapcsolásához meghatározott kapufeszültségre van szükség, a kapukondenzátort legalább arra a kapufeszültségre kell feltölteni, amely a tranzisztor bekapcsolásához szükséges.Hasonlóképpen a tranzisztor kikapcsolásához ezt a töltést el kell vezetni, azaz le kell kisütni a kapukondenzátort.

Egy tranzisztor be- vagy kikapcsolásakor nem vált át azonnal nem vezető állapotból vezető állapotba;és átmenetileg támogathatja a nagyfeszültséget és nagy áramot is.Következésképpen, amikor egy tranzisztorra kapcsolóáramot vezetnek, bizonyos mennyiségű hő keletkezik, amely bizonyos esetekben elegendő lehet a tranzisztor tönkretételéhez.Ezért a kapcsolási időt a lehető legrövidebbre kell tartani a minimálisra csökkentése érdekébenkapcsolási veszteség[de].A tipikus kapcsolási idők mikroszekundum tartományba esnek.Egy tranzisztor kapcsolási ideje fordítottan arányos a mennyiségéveljelenlegia kapu töltésére szolgál.Ezért a kapcsolási áramokra gyakran több száz tartományban van szükségmilliamper, vagy akár a tartománybanamper.Tipikus, körülbelül 10-15 V-os kapufeszültség esetén többwattteljesítményre lehet szükség a kapcsoló működtetéséhez.Ha nagy áramokat kapcsolunk magas frekvencián, plDC-DC átalakítókvagy nagyvillanymotorok, időnként több tranzisztort is alkalmaznak párhuzamosan, hogy kellően nagy kapcsolási áramot és kapcsolási teljesítményt biztosítsanak.

A tranzisztor kapcsolójelét általában logikai áramkör vagy amikrokontroller, amely olyan kimeneti jelet biztosít, amely általában néhány milliamper áramerősségre korlátozódik.Következésképpen egy ilyen jel által közvetlenül meghajtott tranzisztor nagyon lassan kapcsol, ennek megfelelően nagy teljesítményveszteséggel.A kapcsolás során a tranzisztor kapukondenzátora olyan gyorsan felszívhatja az áramot, hogy a logikai áramkörben vagy a mikrokontrollerben túlmelegedést okoz, ami a chip maradandó károsodásához vagy akár teljes tönkremeneteléhez vezet.Ennek megakadályozására a mikrokontroller kimeneti jele és a teljesítménytranzisztor között egy kapumeghajtó található.

Töltő szivattyúkgyakran használjákH-hidaka magas oldali meghajtókban a kapuhajtáshoz a magas oldali n-csatornateljesítmény MOSFET-ekésIGBT-k.Ezeket az eszközöket jó teljesítményük miatt használják, de szükségük van a kapumeghajtó feszültségére néhány volttal a tápsín felett.Amikor egy félhíd közepe lemerül, a kondenzátor egy diódán keresztül töltődik, és ezt a töltést arra használják, hogy később a felső FET kapu kapuját néhány volttal a forrás vagy emitter érintkezőjének feszültsége fölé hajtsák, hogy bekapcsolják.Ez a stratégia jól működik, feltéve, hogy a hidat rendszeresen kapcsolják, és elkerülhető a külön tápegység működtetésének bonyolultsága, és lehetővé teszi a hatékonyabb n-csatornás eszközök használatát mind a magas, mind az alacsony kapcsolókhoz.