製品設計者は複数の制約をバランスできる必要があります パッケージのサイズ,コスト,信頼性,市場への時間.現代のアプリケーションに必要な小さなスペースに適した電源を選択することです.
コンパクトで高性能な電源レベルは高速で信頼性の高いゲートドライブソリューションに依存します低圧側駆動から高圧環境向けに完全に分離されたバージョンまで多くの設計では 浮遊型 隔離されていないゲートドライバが 成功への効果的な道を提供します
ゲートドライバは,通常マイクロコントローラーまたはパルス幅調節 (PWM) コントローラーから低電源制御信号を転送するための中間装置として機能する.エネルギー流を調節する高電源スイッチこのデバイスは,効率的な,迅速で正確なスイッチを保証し,出力を最適化します.
適切なゲートドライバを選択するには,電圧と電流の要件,トポロジー,スイッチ周波数等を評価する必要があります.定時精度と熱安定性高性能でコンパクトなシステムには不可欠です
ハーフブリッジトポロジーの利点
ハーフブリッジ・トポロジーは,コンパクトな設計で効率的な電圧安定化を可能にする現代電力変換で広く使用されている方法である.このトポロジーは,2つの高速スイッチ装置に依存する.通常はMOSFETまたは隔離ゲート双極トランジスタ (IGBT)断固とした設計でトランスフォーマーを供給したり,断固でないシステムで直接負荷を供給したりします.このトポロジーは,効率性と熱最適化の可能性のために評価されています.
ゲートドライバーICは,これらのスイッチの制御に不可欠であり,コントローラと電源ステージのインターフェースとして機能します.このICは,PWM信号を高電流駆動信号に変換この高速で効率的な操作はエネルギー損失を最小限に抑え,全体的なシステムパフォーマンスを向上させる.
ハーブブリッジ回路では,高電圧側MOSFETの源がスイッチノードに接続され,このノードが地上 (0 V) と入力電圧 (例えば12 V,48 Vなど) の間に急速に移動する.) 移行期間に応じて隔離されていない浮遊ゲートドライバを使用すると,高電圧サイドドライバは,クリーンで効率的な変換を達成するために,スイッチノードの電圧と"浮遊"します.
隔離が不要で,コンパクトな構造,速度,効率が優先される場合,浮遊地非隔離半ブリッジゲートドライバーは理想的なソリューションです.これらのドライバは,高低電圧側MOSFETスイッチを制御するように設計されています制御論理と電源レベルの間には電源隔離がないため,すべての要素が共通しているシステムでうまく機能します.
高電圧側MOSFETに必要なゲートドライブ電圧を生成するために,通常ブートストラップコンデンサターが必要である. LV側スイッチがオンであるときにコンデンサーは充電される.高電圧側のスイッチが開いているとき,コンデンサは電力を供給します.
低電圧側MOSFETがオンになると,スイッチングノードは地面に引っ張られ,小さなダイオード電容器回路が電源レールからブートストラップ電容器を充電できるようにします.高電圧側MOSFETをオンする必要がありますときドライバがゲートをスイッチノードより高圧,通常10Vから15Vまで,蓄積された電荷を使用して動かす.
設計者は,低電圧側にあるスイッチの開口周波数がブートストラップコンデンサターを充電するのに十分であることを確認する必要があります.追加の注意が必要かもしれません.適正な電容量値を選択し,ブートストラップ二極管の電圧低下を最小限に抑えるなど.
スイッチノードの電圧を追跡することで 浮遊地非隔離半ブリッジドライバーは 隔離の達成の複雑さを回避するだけでなく強力な高電圧側制御も保証しますステップダウンとステップアップ変換機,同期電圧調節機,電圧調節機など,高周波スイッチングアプリケーションに理想的です.モータードライバとD級オーディオアンプ.
適切なゲートドライバーICを選択する
適切なゲートドライバの選択は,特にステップダウンコンバーターなどの高速スイッチングアプリケーションで,効率的で,信頼性と安全性の高い電源レベルの動作を確保するために不可欠です.,ゲート駆動の基本原理は広く使用されていますがシステム要求に応じて特定の選択基準が特に重要になります.
例えば 太陽光変換や電池駆動システムでは,ゲートドライバーは,大きな入力電圧変動や変化する負荷条件に適応する必要があります.高電圧側定位電圧は,十分な幅で,全電源レールの変動に耐え,長期的信頼性を確保する必要があります..
コモンモード・トランジエント・インミュニティ (CMTI) は別の大きな考慮事項である.高速スイッチングイベントは,高電圧側と低電圧側MOSFETの間に急激な電圧差を生み出します.騒音や鳴き声を引き起こすCMTIが高いゲートドライバーは,電気的に騒音のある環境でより安定して動作します.
ピーク駆動電流も特に高電源アプリケーションでは重要です.ドライバーは,MOSFETゲートを迅速に充電し,切り替え損失を削減し,熱性能を改善するために寄生容量を克服するために十分な電流を提供する必要があります.
最後に,デッドタイム制御は,ハフブリッジトポロジーにおいて重要な役割を果たします.もし1つのスイッチを閉じて別のスイッチを開く間には短い遅延がない場合,故障が発生します.2つのMOSFETが同時に多くのゲートドライバには,この問題を防ぐために内蔵または調整可能なデッドタイム設定があり,さまざまな負荷条件下で安全で効率的な操作を提供します.
LTC706x ADI シリーズ
浮遊型,隔離されていない半ブリッジドライブの使いやすさと高速スイッチ機能は,多くの設計に最適なソリューションです.(ADI) は,要求の高いアプリケーションのために設計された幅広い高電圧機能を提供しています.
ADI の LTC706x フローティング グラウンド 非 孤立 半ブリッジ ゲート ドライバー (図 1) は,高速 高電圧 電源 変換のニーズを満たす多機能のソリューションを提供します.コンパクトなパッケージは厳格なタイミング制御を提供します自動車から工業制御まで様々なアプリケーションの要求に応える.