제품 설계자는 패키지 크기, 비용, 신뢰성, 시장에 출시 시간 등 여러 제한 요소를 균형 잡을 수 있어야 합니다.주요 과제는 현대적 응용 프로그램에 필요한 좁은 공간에 적합한 전원 공급원을 선택하는 것입니다..
컴팩트 고성능 전력 수준은 빠르고 신뢰할 수 있는 게이트 드라이브 솔루션에 의존합니다.이 유형의 솔루션은 낮은 전압 측면 드라이버와 고전압 환경에 적합한 완전히 고립 된 버전 모두 포함합니다.많은 디자인에 대해, 떠있는 고립되지 않은 게이트 드라이버는 성공에 대한 효과적인 경로를 제공합니다.
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 flow이 유형의 장치는 깨끗하고 빠르고 정확한 스위치를 보장하여 전력 출력을 최적화 할 수 있습니다.
적절한 게이트 드라이버를 선택하려면 전압 및 전류 요구 사항, 토폴로지 및 스위치 주파수를 평가해야합니다. 잘 일치 된 드라이버는 높은 효율을 제공 할 수 있습니다.타이밍 정확성고성능, 콤팩트 시스템에서 중요한 열 안정성.
하프 브리지 토폴로지 구조의 장점
반 브릿지 토폴로지는 현대 전력 변환에서 널리 사용되는 방법이며, 컴팩트 설계에서 효율적인 전압 조절을 달성 할 수 있습니다. 이 토폴로지는 두 가지 고속 스위칭 장치에 의존합니다.일반적으로 MOSFET 또는 단열 게이트 양극 트랜지스터 (IGBT), 교차 입력 전압, 격리 된 설계의 트랜스포머에 전원을 공급하거나 격리되지 않은 시스템에 직접 부하를 공급합니다.이 토폴로지 구조는 효율성과 열 최적화 잠재력으로 매우 가치가 있습니다..
게이트 드라이버 IC는 이러한 스위치를 제어하는 데 필수적이며 컨트롤러와 전원 단계 사이의 인터페이스 역할을합니다. 이 IC는 PWM 신호를 고전류 드라이브 신호로 변환합니다.고전압과 저전압 트랜지스터의 빠르고 정확한 전환을 보장합니다.이 빠르고 효율적인 작동 방식은 에너지 손실을 최소화하고 시스템의 전반적인 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) 사이에서 빠르게 이동합니다.) 전환 기간에 따라. 떠있는 고립되지 않은 게이트 드라이버를 사용할 때, 고전압 측면 드라이버는 스위치 노드의 전압과 함께 " 떠"서 깨끗하고 효율적인 변환을 달성합니다.
고립이 필요하지 않고 소형성, 속도 및 효율성이 우선시 될 때, 고립되지 않은 부동 반 브릿지 게이트 드라이버는 이상적인 솔루션이됩니다.이 드라이버는 고전압 및 저전압 MOSFET 스위치를 제어하도록 설계되었습니다, 정밀한 스위치 성능을 보장하면서 고립의 복잡성을 피합니다. 제어 논리와 전력 수준 사이의 전력 고립 부족으로 인해,이 유형의 드라이버는 모든 구성 요소가 지상화 된 시스템에서 가장 잘 작동합니다..
부트스트랩 콘덴서 (bootstrap capacitor) 는 일반적으로 고전압 측면 MOSFET에 필요한 게이트 드라이브 전압을 생성하는 데 필요합니다. 저전압 측면 스위치가 켜지면 콘덴서가 충전됩니다.고전압 사이드 스위치가 켜면, 콘덴세터는 전력을 공급합니다.
저전압 측면 MOSFET가 켜지면 스위치 노드가 땅에 당겨져 작은 다이오드 콘덴서 회로로 전원 레일에서 부트스트랩 콘덴서를 충전 할 수 있습니다.높은 전압 측면 MOSFET을 켜야 할 때, 운전자는 저장된 전하를 사용하여 스위치 노드보다 높은 전압으로 게이트를 구동합니다. 일반적으로 10V에서 15V입니다.
설계자는 저전압 측면 스위치의 열기 주파수가 부트스트랩 콘덴시터를 충전하기에 충분하도록 보장해야합니다.추가 예방 조치가 필요할 수 있습니다.예를 들어 적절한 용량 값을 선택하고 부트스트랩 다이오드에서 전압 하락을 최소화하는 것.
부트스트랩 아키텍처와 트래킹 스위치 노드 전압을 활용함으로써, 부동 비 격리 반 브릿지 드라이버는 격리 구현의 복잡성을 피하는 것뿐만 아니라,하지만 또한 강력한 고전압 측면 제어이 유형의 드라이버는 간단하고 효율적이며, 버크 및 부스트 변환기, 동기 조절기, 모터 드라이버,및 D급 오디오 증폭기.
적절한 게이트 드라이버 IC를 선택
적절한 게이트 드라이버를 선택하는 것은 특히 버크 변환기와 같은 고속 스위치 응용 프로그램에서 전력 단계의 효율적이고 신뢰할 수 있고 안전한 작동을 보장하는 데 중요합니다.자동차 운전자비록 게이트 드라이브의 기본 원리는 광범위하게 적용되지만, 특정 선택 기준은 시스템 요구 사항에 따라 특히 중요해질 수 있습니다.
예를 들어, 태양 에너지 변환 및 배터리 전력 공급 시스템에서 게이트 드라이버는 큰 입력 전압 변화와 끊임없이 변화하는 부하 조건에 적응해야합니다.높은 전압 측면 등급 전압은 충분한 마진을 가지고 완전한 전력 레일 변동에 견딜 수 있으며 장기적인 신뢰성을 보장해야합니다..
또 다른 중요한 고려 요인 중 하나는 일반적인 모드 일시 면역 (CMTI) 입니다.빠른 스위칭 이벤트는 높은 전압 측면과 낮은 전압 측면 MOSFET 사이에 급격한 전압 차이를 생성합니다.높은 CMTI를 가진 게이트 드라이버는 전기 소음 환경에서 더 안정적입니다.
최고 가동 전류는 특히 고 전력 애플리케이션에서 똑같이 중요합니다. 드라이버는 MOSFET 게이트를 빠르게 충전하고 기생 용량을 극복하기 위해 충분한 전류를 공급해야합니다.따라서 전환 손실을 줄이고 열 성능을 향상시킵니다..
결국, 죽은 시간 조절은 하프 브릿지 토폴로지에서 중요한 역할을 합니다.고장 현상이 발생할 것입니다., 두 개의 MOSFET가 동시에 진행되는 경우많은 게이트 드라이버는이 문제를 방지하고 다른 부하 조건에서 안전하고 효율적인 작동을 달성하기 위해 내장 또는 조정 가능한 정식 시간 설정을 가지고 있습니다..
ADI의 LTC706x 시리즈
떠있는 고립되지 않은 반 브릿지 드라이버는 간단하고 사용하기 쉽고 고속 스위치 기능을 가지고 있으며 많은 디자인에 가장 좋은 솔루션입니다.(ADI) 는 특히 까다로운 애플리케이션을 위해 설계 된 다양한 기능이 풍부한 고전압 장치를 제공합니다..
ADI의 LTC706x 떠있는 분리되지 않은 반 브릿지 게이트 드라이버 (그림 1) 는 고속 및 고전압 전력 변환의 요구 사항을 충족하기위한 다기능 솔루션을 제공합니다.이 일련의 장치는 컴팩트 패키지를 채택, 엄격한 타이밍 제어, 고장 보호 및 강력한 추진력으로 자동차에서 산업 제어에 이르기까지 다양한 응용 프로그램의 요구를 충족시킬 수 있습니다.