製品設計者は,パッケージのサイズ,コスト,信頼性,市場への時間など,複数の制限要因をバランスできる能力を持つ必要があります.現代のアプリケーションに必要な狭いスペースに適した電源を選択することです.
コンパクトな高性能電源レベルは,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.このタイプのソリューションには,低電圧のシンプルなサイドドライバと,高電圧環境に適した完全に孤立したバージョンの両方が含まれます.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ーは成功への効果的な道を提供します.
Gate drivers are used as intermediate devices to transmit low-power control signals typically from microcontrollers or pulse width modulation (PWM) controllers to high-power switches that regulate energy flowこのタイプの装置は,清潔で迅速で正確な切り替えを保証し,それによって出力を最適化することができます.
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,およびスイッチ周波数を評価する必要があります.よくマッチされたドライバは高い効率を提供することができます.タイミングの正確さ高性能でコンパクトなシステムにとって極めて重要です.
ハーフブリッジトポロジー構造の利点
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調節を達成でき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)単一の設計のトランスフォーマーに電力を供給したり,単一のシステムに直接負荷を供給したりします.このトポロジ構造は,効率性と熱最適化の可能性のために高く評価されています.
ゲートドライバーICは,これらのスイッチを制御するために不可欠であり,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します.高電圧トランジスタと低電圧トランジスタの迅速かつ正確な切り替えを保証するこの高速で効率的な動作モードは エネルギー損失を最小限に抑え,システムの全体的なパフォーマンスを向上させます.
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,地面 (0 V) と入力電圧 (例えば12 V,48 Vなど) の間で急速に移動します.) 移行期間に応じて. 浮遊型非隔離型ゲートドライバを使用する場合,高電圧サイドドライバはスイッチノードの電圧とともに"浮遊"し,それによって清潔で効率的な変換を達成します.
隔離が不要で,コンパクト性,速度,効率が優先される場合,隔離されていない浮遊半ブリッジゲートドライバは理想的なソリューションになります.これらのドライバは,高電圧と低電圧のMOSFETスイッチを制御するように設計されています制御ロジックと電源レベル間の電源隔離が欠けているため,このタイプのドライバは,すべての部品が固定されているシステムで最もうまく機能します..
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ータが必要です.低電圧側スイッチがオンになると,コンデンサターが充電されます.高電圧サイドスイッチがオンになったとき,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をオンにする必要がありますとき運転手は貯蔵した電荷を使用して,スイッチノードより高い電圧,通常10Vから15Vまでゲートを駆動します.
設計者は,低電圧サイド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.追加の予防対策が必要になる可能性があります.適正な電容量値を選択し,ブートストラップダイオードの電圧低下を最小限に抑えるなど.
ブートストラップアーキテクチャと スイッチノードの電圧追跡を利用することで 浮遊型非孤立半ブリッジドライバーは 孤立の実装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このタイプのドライバはシンプルで効率的で,バックとブース変換機,同期調節機,モータードライバ,クラスDの音声増幅器.
適切なゲートドライバーICを選択
適切なゲートドライバの選択は,特にバック変換機などの高速スイッチアプリケーションで,パワーステージの効率的で信頼性と安全性の確保に不可欠です.自動車運転手ゲート駆動の基本原理は広く適用されているが,システム要件に応じて特定の選択基準が特に重要になる可能性がある.
例えば太陽光発電の変換と電池電源のシステムでは,ゲートドライバーは,大きな入力電圧変化と常に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..
共通モード 臨時免疫 (CMTI) も考慮すべき重要な要因です高電圧側と低電圧側MOSFETの間の急激な電圧差を生成します高CMTIのゲートドライバは電気騒音環境でより安定性を示します.
特に高電力のアプリケーションでは,ピーク駆動電流も同様に重要です.ドライバーは,MOSFETゲートに迅速に充電し,寄生電容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.交換損失を削減し,熱性能を向上させる.
半ブリッジのトポロジーにおいて 重要な役割を果たします.もし,スイッチの"つをオフにしたり,別のスイッチをオンにしたりする間,障害現象が発生します2つのMOSFETが同時進行している.多くのゲートドライバーは,この問題を防止し,異なる負荷条件下で安全で効率的な操作を達成するために,内蔵または調整可能なデッドタイム設定を持っています.
ADIのLTC706xシリーズ
フローティング・ノン・アイソレート・ハフ・ブリッジ・ドライバーは,高速スイッチ機能を持つシンプルで使いやすいもので,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特別に設計された機能豊かな高電圧装置の範囲を提供しています.
ADI の LTC706x フローティング・ノン・アイソレート・ハフブリッジ・ゲート・ドライバ (図1) は,高速電源と高電圧電源変換の要件を満たす多機能ソリューションを提供します.このシリーズのデバイスは,コンパクトなパッケージを採用厳格なタイミング制御,故障防止,強力な駆動力により,自動車から工業制御まで様々なアプリケーションのニーズを満たすことができます.