Controlador de porta

Un controlador de porta és un amplificador de potència que accepta una entrada de baixa potència d'un controlador IC i produeix una entrada d'accionament d'alta intensitat per a la porta d'un transistor d'alta potència, com ara un IGBT o un MOSFET de potència. Els controladors de la porta es poden proporcionar en xip o com a mòdul discret. En essència, un controlador de porta consisteix en un canviador de nivell en combinació amb un amplificador. Un IC controlador de porta serveix com a interfície entre els senyals de control (controladors digitals o analògics) i els interruptors d'alimentació (IGBT, MOSFET, MOSFET SiC i HEMT GaN). Una solució de controlador de porta integrada redueix la complexitat del disseny, el temps de desenvolupament, la llista de materials (BOM) i l'espai de la placa alhora que millora la fiabilitat de les solucions d'accionament de la porta implementades de manera discreta.

Circuit controlador amb portes lògiques connectades en paral·lel.

Circuit de control amb un mig pont de canal n mitjançant un circuit d'arrencada.

Història

L'any 1989, International Rectifier (IR) va presentar el primer producte de controlador de porta HVIC monolític, la tecnologia de circuit integrat d'alta tensió (HVIC) utilitza estructures monolítices patentades i patentades que integren dispositius bipolars, CMOS i DMOS laterals amb tensions de ruptura superiors a 700 V i 1400. V per a tensions de compensació de funcionament de 600 V i 1200 V.

Mitjançant aquesta tecnologia HVIC de senyal mixta, es poden implementar tant circuits de canvi de nivell d'alta tensió com circuits analògics i digitals de baixa tensió. Amb la capacitat de col·locar circuits d'alta tensió (en un "pou" format per anells de polisilici), que poden "flotar" 600 V o 1200 V, en el mateix silici lluny de la resta de circuits de baixa tensió, costat alt Els MOSFET de potència o IGBT existeixen en moltes topologies de circuits fora de línia populars, com ara buck, boost sincrònic, mig pont, pont complet i trifàsic. Els controladors de porta HVIC amb interruptors flotants són adequats per a topologies que requereixen configuracions de costat alt, mig pont i trifàsic.

Propòsit

A diferència dels transistors bipolars, els MOSFET no requereixen una entrada de potència constant, sempre que no s'encenen o apaguen. L'elèctrode de porta aïllat del MOSFET forma un condensador (condensador de porta), que s'ha de carregar o descarregar cada vegada que el MOSFET s'encén o s'apaga. Com que un transistor requereix una tensió de porta particular per engegar-se, el condensador de porta s'ha de carregar com a mínim a la tensió de porta necessària perquè el transistor s'encengui. De la mateixa manera, per apagar el transistor, aquesta càrrega s'ha de dissipar, és a dir, s'ha de descarregar el condensador de porta.