گیت درایور چیست؟

0
1776
برد گیت درایور سه فاز

گیت درایور یک تقویت کننده برق است که یک ورودی کم مصرف را از یک کنترلر آی سی دریافت می کند و یک ورودی درایو با جریان بالا برای گیت یک ترانزیستور با قدرت بالا مانند IGBT یا ماسفت (MOSFET) تولید می کند. گیت درایورها به صورت یک تراشه یا یک ماژول جداگانه تولید می شوند.

تاریخچه تولید گیت درایور

در سال ۱۹۸۹، کمپانی International Rectifier (IR)  اولین محصول گیت درایور HVIC  یکپارچه را معرفی کرد. تکنولوژی مدار یکپارچه ولتاژ بالا (HVIC) از ساختارهای یکپارچه انحصاری و اختصاصی ادغام دستگاه های دو قطبی، CMOS و DMOS جانبی با ولتاژ شکست بالای ۷۰۰ ولت و ۱۴۰۰ ولت برای ولتاژهای آفست ۶۰۰ ولت و ۱۲۰۰ ولت عملیاتی استفاده می کند. سپس در سال ۲۰۱۵، این کمپانی توسط Infineon Technologies خریداری شد.

ویژگیهای گیت درایور

 اساساً یک گیت درایور از یک لول شیفتر (level shifter) در ترکیب با یک تقویت کننده تشکیل شده است. یک درایور آی سی به عنوان واسط بین سیگنال های کنترل (کنترلرهای دیجیتال یا آنالوگ) و سوئیچ های برق (IGBT, MOSFET, SiC MOSFET و GaN HEMT) عمل می کند. یک گیت درایور یکپارچه در مقایسه با مدل گسسته آن، پیچیدگی طراحی، زمان توسعه، هزینه قطعات (BOM) و فضای مصرفی بورد را کاهش می دهد و قابلیت اطمینان را نیز بهبود می بخشد.

تکنولوژی HVIC

با استفاده از تکنولوژی HVIC با سیگنال مختلط، هم مدارهای level-shifting ولتاژ بالا و هم مدارهای آنالوگ و دیجیتال با ولتاژ پایین قابل اجرا هستند. با داشتن قابلیت قرار دادن مدار ولتاژ بالا (که به صورت حلقه های پلی سیلیکونی شکل گرفته)، می تواند ۶۰۰ ولت یا ۱۲۰۰ ولت را در همان سیلیکون، دور از بقیه مدارهای ولتاژ پایین، ماسفت های قدرت یا IGBT ، در بسیاری از توپولوژی های مدارهای off-line  مانند buck، تقویت همزمان (synchronous boost)، half-bridge ، full-bridge و سه فاز وجود دارد. گیت درایورهای HVIC با سوئیچ های شناور برای توپولوژی هایی که نیاز به تنظیمات سطح بالا (high-side)، half-bridge و سه فاز دارند، مناسب هستند.

گیت درایور full-bridge

عملکرد گیت درایور چگونه است؟

بر خلاف ترانزیستورهای دو قطبی، ماسفت ها تا زمانیکه روشن یا خاموش نشوند، به ورودی برق دائمی نیاز ندارند. الکترود گیت ایزوله شده ماسفت یک خازن (خازن گیت) را تشکیل می دهد که هر بار ماسفت روشن یا خاموش می شود باید شارژ یا تخلیه شود. از آنجا که یک ترانزیستور برای روشن شدن نیاز به ولتاژ گیت خاصی دارد، برای روشن شدن ترانزیستور خازن گیت باید به اندازه حداقل ولتاژ گیت مورد نیاز شارژ شود. به طور مشابه، برای خاموش کردن ترانزیستور ، این شارژ باید تخلیه شود، به این معنا که خازن گیت درایور باید تخلیه شود.

سیگنال سوئیچینگ برای ترانزیستور معمولاً توسط یک مدار منطقی یا میکروکنترلر تولید می شود که یک سیگنال خروجی تولید می کند که معمولاً در حدود چند میلی آمپر جریان است. در نتیجه، یک ترانزیستور که مستقیماً توسط چنین سیگنالی هدایت می شود، بسیار کند است و با از دست دادن قدرت نسبتاً بالایی تغییر خواهد کرد. هنگام سوئیچ کردن، خازن گیت ترانزیستور، جریان را به سرعت جذب می کند که باعث افزایش جریان در مدار منطقی یا میکروکنترلر می شود و همچنین باعث گرم شدن بیش از حد می شود بطوریکه منجر به آسیب یا حتی نابودی کامل تراشه می شود. برای جلوگیری از وقوع این امر، یک گیت درایور بین سیگنال خروجی میکروکنترلر و ترانزیستور برق قرار می گیرد.

پمپ شارژ در گیت درایورها

پمپ های شارژ اغلب در H-Bridge ها در درایورهای جانبی بالا برای گیت درایورهای ماسفت n کاناله و IGBT  به کار می رود. این پمپ ها به دلیل عملکرد خوبشان استفاده می شوند، اما به ولتاژ گیت درایو بالاتر از ولتاژ منبع تغذیه نیاز دارند. هنگامیکه مرکز یک half bridge  پایین می رود، خازن از طریق دیود شارژ می شود و این شارژ به کار می رود تا بعداً ولتاژ گیت FET را از ولتاژ منبع یا ولتاژ پین امیتر، چند ولت بالاتر ببرد تا روشن شود. این استراتژی به خوبی کار می کند و bridge  (پل) بطور مرتب سوئیچ می شود و از پیچیدگی در اجرای یک منبع تغذیه جداگانه جلوگیری می کند و اجازه می دهد تا دستگاههای n کاناله کارآمدتری برای هر دو سوئیچ بالا و پایین استفاده شود.

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید