BOM اقتباس المكونات الإلكترونية سائق IC رقاقة IR2103STRPBF

سمات المنتج

الوثائق والوسائط

التصنيفات البيئية والتصديرية

سائقي البوابة

محرك البوابة هو مضخم طاقة يقبل مدخلات طاقة منخفضة من وحدة التحكم IC وينتج مدخلات محرك تيار عالي لبوابة ترانزستور عالي الطاقة مثل IGBT أو MOSFET للطاقة.يمكن توفير برامج تشغيل البوابة إما على الرقاقة أو كوحدة منفصلة.في جوهره، يتكون محرك البوابة من ناقل مستوى مع مكبر للصوت.يعمل برنامج تشغيل البوابة IC كواجهة بين إشارات التحكم (وحدات التحكم الرقمية أو التناظرية) ومفاتيح الطاقة (IGBTs وMOSFETs وSiC MOSFETs وGaN HEMTs).يعمل حل محرك البوابة المتكامل على تقليل تعقيد التصميم ووقت التطوير وقائمة المواد (BOM) ومساحة اللوحة مع تحسين الموثوقية عبر حلول محرك البوابة التي يتم تنفيذها بشكل منفصل.

تاريخ

في عام 1989، قدمت شركة International Rectifier (IR) أول منتج لبوابة HVIC متجانسة، وتستخدم تقنية الدوائر المتكاملة عالية الجهد (HVIC) هياكل متجانسة حاصلة على براءة اختراع ومملوكة تدمج أجهزة ثنائية القطب، وCMOS، وDMOS الجانبية بجهد عطل أعلى من 700 فولت و1400 فولت. V لتشغيل جهود الإزاحة 600 فولت و1200 فولت.[2]

باستخدام تقنية HVIC ذات الإشارة المختلطة، يمكن تنفيذ كل من دوائر تحويل مستوى الجهد العالي والدوائر التناظرية والرقمية ذات الجهد المنخفض.مع القدرة على وضع دوائر الجهد العالي (في "بئر" مكونة من حلقات البولي سيليكون)، والتي يمكن أن "تطفو" 600 فولت أو 1200 فولت، على نفس السيليكون بعيدًا عن بقية دوائر الجهد المنخفض، ذات الجانب العالي توجد دوائر MOSFET أو IGBTs في العديد من طبولوجيا الدوائر الشائعة غير المتصلة بالإنترنت مثل باك، والتعزيز المتزامن، ونصف الجسر، والجسر الكامل، وثلاث مراحل.تعد برامج تشغيل بوابة HVIC المزودة بمفاتيح عائمة مناسبة تمامًا للطوبولوجيات التي تتطلب تكوينات عالية الجانب ونصف الجسر وثلاثية الطور.[3]

غاية

أضع ثقتي فيالترانزستورات ثنائية القطبلا تتطلب الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFET) دخلاً ثابتًا للطاقة، طالما لم يتم تشغيلها أو إيقاف تشغيلها.يشكل قطب البوابة المعزول لـ MOSFET أمكثف(مكثف البوابة)، والذي يجب شحنه أو تفريغه في كل مرة يتم فيها تشغيل أو إيقاف تشغيل MOSFET.بما أن الترانزستور يتطلب جهد بوابة معين من أجل التشغيل، يجب شحن مكثف البوابة إلى جهد البوابة المطلوب على الأقل حتى يتم تشغيل الترانزستور.وبالمثل، لإيقاف تشغيل الترانزستور، يجب تبديد هذه الشحنة، أي أنه يجب تفريغ مكثف البوابة.

عندما يتم تشغيل أو إيقاف الترانزستور، فإنه لا يتحول على الفور من حالة عدم التوصيل إلى حالة التوصيل؛وقد يدعم بشكل عابر كلا من الجهد العالي ويوصل تيارًا عاليًا.وبالتالي، عندما يتم تطبيق تيار البوابة على الترانزستور لجعله يتحول، يتم توليد كمية معينة من الحرارة والتي يمكن، في بعض الحالات، أن تكون كافية لتدمير الترانزستور.لذلك، من الضروري إبقاء وقت التبديل قصيرًا قدر الإمكان، وذلك لتقليلهخسارة التبديل[de].تتراوح أوقات التبديل النموذجية بين ميكروثانية.يتناسب زمن تبديل الترانزستور عكسيا مع مقدارهحاضِرتستخدم لشحن البوابة.ولذلك، غالبا ما تكون هناك حاجة إلى تبديل التيارات في حدود عدة مئاتمللي أمبير، أو حتى في نطاقالامبيرات.بالنسبة لفولتية البوابة النموذجية التي تبلغ حوالي 10-15 فولت، هناك عدةواتسقد تكون هناك حاجة إلى طاقة لقيادة المفتاح.عندما يتم تبديل التيارات الكبيرة بترددات عالية، على سبيل المثالمحولات DC إلى DCأو كبيرةمحركات كهربائية، يتم في بعض الأحيان توفير ترانزستورات متعددة على التوازي، وذلك لتوفير تيارات تحويل عالية بما فيه الكفاية وطاقة تحويل.

عادةً ما يتم إنشاء إشارة التبديل للترانزستور بواسطة دائرة منطقية أومتحكم، والذي يوفر إشارة خرج تقتصر عادةً على بضعة مللي أمبير من التيار.وبالتالي، فإن الترانزستور الذي يتم تشغيله مباشرة بواسطة مثل هذه الإشارة سوف يتحول ببطء شديد، مع خسارة عالية للطاقة بالمقابل.أثناء التبديل، قد يسحب مكثف البوابة الخاص بالترانزستور تيارًا بسرعة كبيرة مما يؤدي إلى زيادة سحب التيار في الدائرة المنطقية أو المتحكم الدقيق، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة مما يؤدي إلى تلف دائم أو حتى تدمير كامل للرقاقة.لمنع حدوث ذلك، يتم توفير برنامج تشغيل البوابة بين إشارة خرج المتحكم الدقيق وترانزستور الطاقة.

مضخات الشحنغالبا ما تستخدم فيجسور Hفي برامج التشغيل عالية الجانب للبوابة التي تقود القناة n ذات الجانب العاليدوائر الطاقة MOSFETsوIGBTs.يتم استخدام هذه الأجهزة بسبب أدائها الجيد، ولكنها تتطلب جهد محرك البوابة بضعة فولتات أعلى من سكة الطاقة.عندما ينخفض ​​مركز نصف الجسر، يتم شحن المكثف عبر صمام ثنائي، ويتم استخدام هذه الشحنة لاحقًا لدفع بوابة بوابة FET ذات الجانب العالي بضعة فولتات فوق جهد المصدر أو دبوس الباعث وذلك لتشغيله.تعمل هذه الإستراتيجية بشكل جيد بشرط أن يتم تبديل الجسر بانتظام وتتجنب التعقيد الناتج عن الاضطرار إلى تشغيل مصدر طاقة منفصل وتسمح باستخدام أجهزة n-channel الأكثر كفاءة لكل من المحولات العالية والمنخفضة.