BOM-tarjous elektronisten komponenttien ohjaimen IC-siru IR2103STRPBF

Tuoteominaisuudet

Asiakirjat & Media

Ympäristö- ja vientiluokitukset

Portin kuljettajat

Hilaohjain on tehovahvistin, joka ottaa vastaan ​​pienitehoisen tulon ohjaimen IC:ltä ja tuottaa suurvirran ohjaustulon suuritehoisen transistorin, kuten IGBT:n tai teho-MOSFETin, portille.Porttiohjaimet voidaan toimittaa joko sirulla tai erillisenä moduulina.Pohjimmiltaan porttiohjain koostuu tasonsiirtimestä yhdessä vahvistimen kanssa.Hilaohjaimen IC toimii liitäntänä ohjaussignaalien (digitaaliset tai analogiset ohjaimet) ja tehokytkimien (IGBT:t, MOSFETit, SiC MOSFETit ja GaN HEMT:t) välillä.Integroitu porttiohjainratkaisu vähentää suunnittelun monimutkaisuutta, kehitysaikaa, materiaaliluetteloa (BOM) ja levytilaa samalla, kun se parantaa luotettavuutta diskreetti toteutettuihin porttikäyttöratkaisuihin verrattuna.

Historia

Vuonna 1989 International Rectifier (IR) esitteli ensimmäisen monoliittisen HVIC-portin ajurituotteen. High Voltage Integrated Circuit (HVIC) -tekniikka käyttää patentoituja ja patentoituja monoliittisia rakenteita, jotka yhdistävät bipolaariset, CMOS- ja lateraaliset DMOS-laitteet, joiden läpilyöntijännitteet ovat yli 700 V ja 1400 V käyttösiirtymäjännitteille 600 V ja 1200 V.[2]

Tällä sekasignaali-HVIC-tekniikalla voidaan toteuttaa sekä korkeajännitteisiä tasonsiirtopiirejä että matalajännitteisiä analogisia ja digitaalisia piirejä.Mahdollisuus sijoittaa korkeajännitepiirejä (polypiirenkaiden muodostamaan "kaivoon", joka voi "kellua" 600 V tai 1 200 V, samalle piille pois muusta pienjännitepiiristä, korkean puolen power MOSFETit tai IGBT:t ovat olemassa monissa suosituissa off-line-piiritopologioissa, kuten buck, synchronous boost, puolisilta, täysi silta ja kolmivaihe.Kelluvilla kytkimillä varustetut HVIC-portin ajurit sopivat hyvin topologioihin, jotka edellyttävät yläpuolen, puolisilta- ja kolmivaihekonfiguraatioita.[3]

Tarkoitus

Toisin kuinbipolaariset transistorit, MOSFETit eivät vaadi jatkuvaa virransyöttöä, kunhan niitä ei kytketä päälle tai pois.MOSFETin eristetty hilaelektrodi muodostaa akondensaattori(portin kondensaattori), joka on ladattava tai purettava aina, kun MOSFET kytketään päälle tai pois.Koska transistori vaatii tietyn hilajännitteen kytkeytyäkseen päälle, hilakondensaattori on ladattava vähintään vaadittuun hilajännitteeseen, jotta transistori kytkeytyy päälle.Vastaavasti transistorin kytkemiseksi pois päältä tämä varaus on hajotettava, eli hilakondensaattorin on purettava.

Kun transistori kytketään päälle tai pois, se ei heti vaihda johtamattomasta tilaan;ja voi tilapäisesti tukea sekä korkeaa jännitettä että johtaa suurta virtaa.Näin ollen, kun hilavirta johdetaan transistoriin sen kytkemiseksi, syntyy tietty määrä lämpöä, joka voi joissain tapauksissa riittää tuhoamaan transistorin.Siksi on välttämätöntä pitää kytkentäaika mahdollisimman lyhyenä minimoimiseksikytkentähäviö[de].Tyypilliset kytkentäajat ovat mikrosekunnissa.Transistorin kytkentäaika on kääntäen verrannollinen määräännykyinenkäytetään portin lataamiseen.Siksi kytkentävirtoja tarvitaan usein useiden satojen rajoissamilliampeeria, tai jopa alueellaampeeria.Tyypillisille noin 10-15 V hilajännitteille useitawattiakytkimen käyttäminen saattaa vaatia tehoa.Kun suuria virtoja kytketään korkeilla taajuuksilla, esimDC-DC-muuntimettai suuriasähkömoottoritUseita transistoreita järjestetään joskus rinnakkain riittävän korkeiden kytkentävirtojen ja kytkentätehon aikaansaamiseksi.

Transistorin kytkentäsignaali muodostetaan yleensä logiikkapiirin tai amikro-ohjain, joka tarjoaa lähtösignaalin, joka tyypillisesti on rajoitettu muutamaan milliampeeriin.Tämän seurauksena transistori, jota suoraan ohjaa tällainen signaali, kytkeytyisi hyvin hitaasti ja vastaavasti suurella tehohäviöllä.Kytkennän aikana transistorin hilakondensaattori voi ottaa virtaa niin nopeasti, että se aiheuttaa virran ylikuormituksen logiikkapiirissä tai mikro-ohjaimessa, mikä aiheuttaa ylikuumenemista, joka johtaa pysyvään vaurioon tai jopa täydelliseen sirun tuhoutumiseen.Tämän estämiseksi mikro-ohjaimen lähtösignaalin ja tehotransistorin välissä on hilaohjain.

Latauspumputkäytetään useinH-sillatkorkean puolen ajureissa korkean puolen n-kanavan portille ajoa vartenteho MOSFETitjaIGBT:t.Näitä laitteita käytetään niiden hyvän suorituskyvyn vuoksi, mutta ne vaativat portin käyttöjännitteen muutaman voltin tehokiskon yläpuolella.Kun puolisillan keskipiste laskee alas, kondensaattori latautuu diodin kautta, ja tätä varausta käytetään myöhemmin ohjaamaan ylemmän puolen FET-portin hila muutaman voltin lähde- tai emitterinastan jännitteen yläpuolelle, jotta se kytkeytyy päälle.Tämä strategia toimii hyvin edellyttäen, että siltaa vaihdetaan säännöllisesti, ja sen avulla vältetään erillisen virtalähteen käyttämisen monimutkaisuus ja sallitaan tehokkaampien n-kanavaisten laitteiden käyttäminen sekä korkean että matalan kytkimen yhteydessä.