제품 설계자는 여러 가지 제약을 균형 잡을 수 있어야 합니다. 패키지 크기, 비용, 신뢰성, 시장 진출 시간.주요 과제는 현대적 응용 프로그램에 필요한 작은 공간에 적합한 전원 공급원을 선택하는 것입니다..
컴팩트하고 고성능의 전력 수준은 빠르고 신뢰할 수 있는 게이트 드라이브 솔루션에 의존합니다.이러한 솔루션은 간단한 저압 측면 드라이브에서 고압 환경에 대한 완전히 고립 된 버전까지 다양합니다.많은 디자인에서, 부동, 고립되지 않은 게이트 드라이버는 성공에 대한 효과적인 경로를 제공합니다.
게이트 드라이버는 일반적으로 마이크로 컨트롤러 또는 펄스 너비 변조 (PWM) 컨트롤러에서 낮은 전력 제어 신호를 전송하는 중간 장치로 사용됩니다.에너지 흐름을 조절하는 고전력 스위치로이 장치들은 깨끗하고 빠르고 정확한 전환을 보장하여 전력 출력을 최적화합니다.
적절한 게이트 드라이버를 선택하려면 전압 및 전류 요구 사항, 토폴로지 및 스위칭 주파수를 평가해야합니다. 잘 일치 된 드라이브는 높은 효율을 제공합니다.타이밍 정확성 및 열 안정성, 고성능, 컴팩트 시스템에서 필수적입니다.
반대교 토폴로지의 장점
반대교 토폴로지는 현대 전력 변환에서 널리 사용되는 방법이며, 컴팩트 디자인에서 효율적인 전압 안정화를 가능하게 한다. 이 토폴로지는 두 개의 고속 스위치 장치에 의존한다.일반적으로 MOSFET 또는 단열 게이트 양극 트랜지스터 (IGBT), 정류 입력 전압, 격리 된 설계의 트랜스포머를 공급하거나 격리되지 않은 시스템에 직접 부하를 공급합니다.이 토폴로지는 효율성과 열 최적화 잠재력으로 평가됩니다..
게이트 드라이버 IC는 이러한 스위치의 제어에 필수적이며 컨트롤러와 전원 스테이지 사이의 인터페이스 역할을합니다.이 IC는 높은 전류 드라이브 신호로 PWM 신호를 변환, 고전압 측면과 저전압 측면 트랜지스터 사이의 빠르고 정확한 전환을 보장합니다. 이 빠르고 효율적인 작업은 에너지 손실을 최소화하고 전체 시스템 성능을 향상시킵니다.
반 브릿지 회로에서, 고전압 측면 MOSFET의 소스는 스위치 노드와 연결되어 있으며, 이는 지상 (0 V) 와 입력 전압 (예를 들어 12 V, 48 V 등) 사이에 빠르게 이동합니다.) 전환 기간에 따라. 떠있는 고립되지 않은 게이트 드라이버가 사용되면, 고전압 측면 드라이버는 깨끗하고 효율적인 변환을 달성하기 위해 스위치 노드의 전압과 함께 " 떠" 것입니다.
고립이 필요하지 않지만 컴팩트한 구조, 속도 및 효율성이 우선시 될 때, 떠있는 토지 고립되지 않은 반 브릿지 게이트 드라이버는 이상적인 솔루션입니다.이 드라이버는 고전압 및 저전압 측면 MOSFET 스위치를 제어하도록 설계되었습니다, 고립의 복잡성을 피하고 정확한 스위치 성능을 보장합니다. 이 유형의 드라이브는 제어 논리와 전력 수준 사이의 전력 고립을 제공하지 않기 때문에,모든 구성 요소가 공통된 지점에서 작동하는 시스템에서 가장 잘 작동합니다..
부트스트랩 콘덴서 (bootstrap capacitor) 는 일반적으로 고전압 측면 MOSFET에 필요한 게이트 드라이브 전압을 생성하는 데 필요합니다. LV 측면의 스위치가 켜졌을 때 콘덴서가 충전됩니다.고전압 측면의 스위치가 열 때, 콘덴세터는 전력을 공급합니다.
저전압 측면 MOSFET가 켜지면 스위치 노드가 땅에 당겨 작은 다이오드 콘덴서 회로로 전원 레일에서 부트스트랩 콘덴서를 충전 할 수 있습니다.고전압 측면 MOSFET가 켜야 할 때, 드라이버는 저장된 전하를 사용하여 스위치 노드보다 높은 전압, 일반적으로 10V에서 15V로 게이트를 구동합니다.
설계자는 저전압 측면의 스위치의 열기 빈도가 부트스트랩 콘덴서 충전을 위해 충분하도록 보장해야합니다.추가 예방 조치가 필요할 수 있습니다.예를 들어 적절한 용량 값을 선택하고 부트스트랩 다이오드 전체에서 전압 하락을 최소화하는 것과 같은 것입니다.
부트스트랩 아키텍처를 사용하여 스위치 노드 전압을 추적함으로써, 떠있는 지상 비 격리 반 브릿지 드라이버는 고립을 달성하는 복잡성을 피할뿐만 아니라,하지만 또한 강력한 고전압 측면 제어그것은 간단하고 효율적이며 단계 하향 및 단계 상향 변환기, 동기 전압 조절기,모터 드라이버 및 D급 오디오 증폭기.
적절한 게이트 드라이버 IC를 선택
적절한 게이트 드라이버의 선택은 특히 단계 다운 변환기와 같은 고속 스위치 응용 프로그램에서 효율적이고 신뢰할 수 있고 안전한 전력 레벨 작동을 보장하는 데 필수적입니다.,모터 드라이버 및 태양광 발전 시스템. 게이트 드라이브의 기본 원칙이 널리 사용되고 있지만,특정 선택 기준은 시스템 요구 사항에 따라 특히 중요합니다..
예를 들어, 태양광 변환 및 배터리 전력 시스템에서는 게이트 드라이버가 큰 입력 전압 변동과 변화하는 부하 조건에 적응해야합니다.높은 전압 측면 등급 전압은 충분한 마진을 가지고 완전한 전력 레일 변동에 견딜 수 있으며 장기적인 신뢰성을 보장해야합니다..
일반 모드 일시 면역 (CMTI) 은 또 다른 주요 고려 사항입니다. 빠른 스위치 이벤트는 고전압 측면과 저전압 측면 MOSFET 사이의 급격한 전압 차이를 만듭니다.소음과 울림높은 CMTI를 가진 게이트 드라이버는 전기적으로 시끄러운 환경에서 더 안정적으로 수행합니다.
피크 드라이브 전류도 특히 고 전력 응용 프로그램에서 중요합니다.드라이버는 MOSFET 게이트를 빠르게 충전하고 전환 손실을 줄이고 열 성능을 향상시키기 위해 기생 용량을 극복하기 위해 충분한 전류를 공급해야합니다..
마지막으로, 죽은 시간 조절은 반 브릿지 토폴로지에서 핵심적인 역할을 합니다. 한 스위치를 닫고 다른 스위치를 여는 사이에 짧은 지연이 없다면, 장애가 발생합니다.두 개의 MOSFET가 동시에 작동합니다.많은 게이트 드라이버는 이러한 문제를 방지하고 다양한 부하 조건에서 안전하고 효율적인 작동을 제공하기 위해 내장 또는 조정 가능한 정식 시간 설정이 있습니다.
LTC706x ADI 시리즈
사용 편리성과 고속 스위치 기능이 부동, 고립되지 않은 반 브릿지 드라이브는 많은 디자인에 가장 좋은 솔루션입니다.(ADI) 는 까다로운 애플리케이션을 위해 설계 된 다양한 고전압 기능을 제공합니다..
ADI의 LTC706x 플로팅 그라운드 비 격리 하프 브릿지 게이트 드라이버 (그림 1) 는 고속, 고전압 전력 변환의 요구를 충족시키기 위한 다기능 솔루션을 제공합니다.콤팩트한 패키지는 엄격한 타이밍 통제를 제공합니다자동차에서 산업 제어까지 다양한 응용 프로그램의 요구를 충족시키기 위해 고장 보호 및 강력한 추진력.