Treoirlínte Deartha Chun Tiománaithe Geata Scoite a Úsáid

Míníonn an treoir dearadh trí chuid conas an tiománaí geata scoite cuí a roghnú le haghaidh feistí aistrithe cumhachta in iarratais leictreonaic cumhachta agus roinneann sé taithí phraiticiúil. Is é an t-alt seo an chéad chuid, go príomha lena n-áirítear treoir a thabhairt isteach agus a roghnú tiománaithe geata scoite.

Seoladh tagartha an ailt seo:

ON Tá tiománaithe scoite geataí leathsheoltóra deartha chun an luas lasctha uasta agus srianta ar mhéid an chórais a chomhlíonadh a theastaíonn ó theicneolaíochtaí mar SiC (cairbíd sileacain) agus GaN (nítríde ghailliam) chun rialú iontaofa a sholáthar ar MOSFETanna. Tá taithí fhairsing ag go leor dearthóirí sa tionscal leictreonaic cumhachta ag obair le Si MOSFETs, SiC agus GaN MOSFETs agus is úsáideoirí saineolacha iad. Tá suim níos mó ag monaróirí córais in éifeachtúlacht fuinnimh a gcuid dearaí a fheabhsú. Chun seasamh ceannasach a bhaint amach sa mhargadh, tá sé ríthábhachtach an meascán d'éifeachtacht ard fuinnimh agus ísealchostas. Ó thaobh na n-ábhar leathsheoltóra, tá dul chun cinn suntasach déanta ag an réimse, agus anois tá táirgí in ann athrú ar luas ard, rud a mhéadaíonn éifeachtacht leibhéal an chórais agus an méid á laghdú.

Tiománaithe Geata Aonair{{0}Cad iad, cén fáth a n-úsáidtear iad agus conas a oibríonn siad?

Is feistí rialaithe voltais iad MOSFETanna cumhachta a úsáidtear mar eilimintí aistrithe i gciorcaid chumhachta, i dtiomáineann mótair agus i gcórais eile. Is é an geata críochfort rialaithe scoite leictreach gach feiste. Is iad na críochfoirt eile atá ag MOSFET ná foinse agus draein.

Chun MOSFET a oibriú, ní mór voltas a chur i bhfeidhm go hiondúil ar an ngeata (seachas an fhoinse nó an t-astarthóir). Úsáidtear tiománaí tiomnaithe chun voltas a chur i bhfeidhm ar gheata na feiste cumhachta agus chun sruth tiomána a sholáthar.

Úsáidtear tiománaithe geata chun feistí cumhachta a chasadh air agus as. Chun seo a dhéanamh, gearrann tiománaí an gheata geata na feiste cumhachta ar an voltas cas deiridh VGS(ON), nó scaoileann ciorcad an tiománaí an geata chuig an voltas múchta deiridh VGS(OFF). Le tiontú idir an dá leibhéal voltas geata, scaiptear roinnt cumhachta sa lúb idir an tiománaí geata, an friotóir geata, agus an gléas cumhachta.

Sa lá atá inniu ann, úsáideann tiontairí ard-minicíochta d'fheidhmchláir chumhachta íseal agus mheánmhéide go príomha gléasanna rialaithe voltais geata mar MOSFETanna.

Maidir le feidhmchláir ardchumhachta, is iad na gléasanna is fearr atá in úsáid faoi láthair ná MOSFETanna cairbíde sileacain (SiC), a éilíonn sruthanna tiomána níos airde chun na lasca cumhachta seo a chasadh air/a mhúchadh go tapa. Ní hamháin go bhfuil tiománaithe geata oiriúnach do MOSFETanna, ach freisin le haghaidh feistí nua sa bhearna leathan nach bhfuil ach beagán daoine ar an eolas faoi, mar FETanna chomhdhúile sileacain (SiC) agus FETanna nítríde ghailliam (GaN).

Is aimplitheoir cumhachta é tiománaí geata a ghlacann ionchur ó rialtóir IC agus a ghineann sruth ard cuí chun geata feiste lasctha cumhachta a thiomáint.

Seo a leanas achoimre ghairid ar na cúiseanna atá le tiománaithe geata a úsáid:

Cosc ar thiomáint geata

Is é feidhm an tiománaí geata ná feistí cumhachta a chasadh ar agus a mhúchadh go tapa chun caillteanais a laghdú. Chun caillteanais tras-seolta de bharr éifeacht Miller nó athrú mall faoi ualaí áirithe a sheachaint, ní mór don tiománaí an seach-stáit a bhunú le impedance níos ísle ná an ar-stáit ar an trasraitheoir freasúra. Tá ról tábhachtach ag corrlach tiomáint geata diúltach chun na caillteanais seo a laghdú.

Foinse ionduchtaithe

Is é seo an ionduchtacht roinnte ag lúb reatha an tiománaí geata agus an lúb reatha aschuir. Tá tionchar díreach ag corrlach voltas tiomáint geata diúltach in éineacht le hionduchtacht luaidhe foinse ar luas lasctha an aschuir faoi ualach, arb é éifeacht díghrádaithe foinse an ionduchtais foinse (cúplaí ionduchtais luaidhe foinse an t-aschur atá ann faoi láthair a aistriú ar ais go dtí an tiomáint geata, mar sin ag moilliú síos an tiomántán geata).

Cuireann an tiománaí geata comhartha voltais (VGS) i bhfeidhm idir geata (G) agus foinse (S) an MOSFET cumhachta agus é ag seachadadh cuisle ard reatha, mar a thaispeántar i bhFíor 1.

· Cumasaigh muirearú tapa / urscaoileadh CGS agus CGD

· Fast ar / as MOSFET cumhachta

Fíor 1. Cosán reatha tiomáinte geata

Cén fáth Leithlisiú Galvanic?

Éilíonn iarratais ardchumhachta aonrú ghalbhánuithe chun cosc ​​​​a chur ar lúba talún contúirteacha ó bheith spreagtha, rud a d'fhéadfadh torann a bheith ann, rud a fhágann go mbeadh forais an dá chiorcad ag féidearthachtaí éagsúla agus mar sin cuireann siad sábháilteacht an chórais i mbaol. Is féidir leis na sruthanna i gcórais den sórt sin a bheith marfach do dhaoine, mar sin ní mór an leibhéal sábháilteachta is airde a chinntiú. Tagraíonn leithlisiú leictreach nó galbhánach don staid nach bhfuil aon sruth DC ag scaipeadh idir dhá phointe ag féidearthachtaí éagsúla.

Níos cruinne, sa stát leithlisiú galbhánach, tá sé dodhéanta iompróirí a bhogadh ó phointe amháin go ceann eile, ach is féidir fuinneamh leictreach (nó comharthaí) a mhalartú fós trí fheiniméin fhisiceacha eile mar ionduchtú leictreamaighnéadach, cúpláil capacitive, nó solas. Tá an coinníoll seo comhionann le friotaíocht gan teorainn idir an dá phointe; go praiticiúil, is leor friotaíocht suas le thart ar 100 MΩ. Má tá an damáiste teoranta do na comhpháirteanna leictreonacha, ní fhéadfaidh aonrú sábháilteachta a bheith riachtanach, ach má tá baint ag gníomhaíocht dhaonna ar an taobh rialaithe, tá gá le leithlisiú gal idir an taobh ardchumhachta agus an ciorcad rialaithe ísealvoltais. Cosnaíonn sé i gcoinne aon lochtanna ar an taobh ardvoltais, mar fiú má tá damáiste nó teip comhpháirteanna ann, cuireann an bacainn leithlis cosc ​​ar an gcumhacht an t-úsáideoir a bhaint amach. Tá aonrú éigeantach ag gníomhaireachtaí rialála agus comhlachtaí deimhniúcháin sábháilteachta chun an baol turrainge leictrigh a chosc. Anseo thíos tá achoimre ar na cúiseanna úsáide agus na modhanna aonrú galvanic i go leor iarratais cumhachta.

· Cosc a chur ar bhorthaí ardvoltais a dhéanann damáiste do threalamh nó a chuireann daoine i mbaol agus iad a sheasamh go sábháilte.

·Cosain rialtóirí daor - córais chliste

·Glacadh le difríochtaí móra féideartha agus lúba talún millteach i gciorcaid a bhfuil ardfhuinnimh nó idirscarthaí fada acu

· Cumarsáid a dhéanamh go hiontaofa le comhpháirteanna ard-taobh i ardfheidhmíocht ardvoltais

Réitigh

Fíor 2. Neamh-aonraithe agus scoite

Treoir Roghnú Tiománaithe Geata Scoite

Míníonn an méid seo a leanas conas tiománaí geata scoite a roghnú. Mar shampla, le haghaidh córas le voltas oibriúcháin níos ísle, is féidir an gléas lasctha a nascadh go díreach leis an rialtóir chomh fada agus a bhíonn voltas withstand an rialtóra laistigh den raon incheadaithe. Mar sin féin, is comhpháirt coitianta é an tiománaí geata i bhformhór na dtiontairí cumhachta. Ós rud é go n-oibríonn an ciorcad rialaithe ag voltas íseal, ní féidir leis an rialtóir go leor cumhachta a sholáthar chun an lasc cumhachta a oscailt nó a dhúnadh go tapa agus go sábháilte. Mar sin, seoltar comhartha an rialtóra chuig an tiománaí geata, atá in ann cumhacht níos airde a sheasamh agus is féidir le geata an MOSFET a thiomáint de réir mar is gá. In iarratais ardchumhachta nó ardvoltais, bíonn na comhpháirteanna sa chiorcad faoi réir turais mhóra voltais agus sruthanna ard. Má sceitheann sruth ón MOSFET cumhachta chuig an gciorcad rialaithe, is féidir leis an ardvoltas agus an sruth sa chiorcad comhshó cumhachta an trasraitheoir a dhó go héasca, rud a fhágann miondealú tromchúiseach ar an gciorcad rialaithe. Ina theannta sin, ní mór aonrú galbhánach a bheith ag iarratais ard-chumhachta idir an t-ionchur agus an t-aschur chun úsáideoirí agus feistí eile a chosaint.

Raon Voltas Geata Drive

Braitheann voltas oibriúcháin an tiontaire ar shonraíochtaí an eilimint lasc (cosúil le Si MOSFET nó SiC MOSFET). Ní mór a dhearbhú nach sáraíonn voltas aschuir an tiontaire luach uasta voltas geata an eilimint lasc.

Ba cheart go mbeadh voltas dearfach an tiománaí geata ard go leor chun a chinntiú go bhfuil an geata ar siúl go hiomlán. Is gá freisin a chinntiú nach sáraíonn an voltas tiomána an voltas uasta geata iomlán. Go hiondúil úsáideann Si-MOSFETanna voltas tiomána de +12V, +15 úsáidtear V go coitianta chun SiC a thiomáint, agus is é +5V an voltas geata do GaN. 0-Is féidir le voltas geata V gach gléas a choinneáil as feidhm. Go ginearálta, ní éilíonn MOSFETanna tiomáint geata diúltach claonta, a úsáidtear uaireanta le haghaidh SiC agus GaN MOSFETs. Agus iarratais á n-aistriú, moltar go mór tiomáint geata diúltach claonta a úsáid le haghaidh SiC agus GaN MOSFETs mar go bhféadfadh ionduchtú seadánacha a thugtar isteach trí leagan amach PCB neamh-idéalach le linn lascadh ard di/dt agus dv/dt a bheith ina chúis le fáinneáil i voltas tiomána foinse an gheata de an trasraitheoir cumhachta. Seo a leanas voltais tiomána geata infheidhme do gach feiste lasctha.

Cumas leithlisithe

Socraítear an cumas seo ag voltas oibriúcháin an chórais. Tá voltas oibriúcháin an chórais comhréireach go díreach leis an gcumas leithlisithe. Ceann de na príomh-pharaiméadair atá ag tiománaí geata scoite ná a rátáil voltais leithlisithe. Tá an rátáil leithlisithe deartha chun trasnáin voltais gan choinne a chosc ó dhamáiste a dhéanamh do chiorcaid eile atá nasctha leis an soláthar cumhachta, agus mar sin tá an rátáil leithlisithe ceart ríthábhachtach chun an t-úsáideoir a chosaint ó sceitheadh ​​reatha a d'fhéadfadh a bheith díobhálach. Ina theannta sin, cosnaíonn an rátáil seo na comharthaí laistigh den tiontaire ó bheith suaite ag torann nó neamhbhuan voltais mód coitianta gan choinne. De ghnáth cuirtear an luach leithlisithe in iúl mar an méid voltais is féidir leis an mbacainn leithlisithe a sheasamh. I bhformhór na mbileog sonraí tiománaí geata scoite, tá an voltas leithlisithe liostaithe mar pharaiméadair mar bhuaicvoltas leithlisithe athchleachtach uasta (VIORM), voltas aonrúcháin oibre (VIOWM), uasvoltas leithlisithe díomuan (VIOTM), uasvoltas leithlisithe borrtha (VIOSM), agus RMS. voltas aonrúcháin (VISO). Dá airde voltas oibriúcháin an chórais, is airde an cumas leithlisithe atá ag teastáil ón tiontaire.

ON Déantar tástáil táirgeachta ar thástálaí MPS (múnla MSPS-20) ar thiománaithe geata scoite leathsheoltóra.

Toilleas leithlisithe

Is é an toilleas leithlis an toilleas seadánacha idir taobh ionchuir agus aschuir an tiontaire. Ón bhfoirmle seo a leanas, is féidir linn a fheiceáil go bhfuil an toilleas leithlis comhréireach leis an sruth sceite.

Ina measc: Sileadh: sruth sceite, fS: minicíocht oibriúcháin, CISO: toilleas leithlisithe. VSYS: voltas oibriúcháin an chórais

Tá caillteanas cumhachta comhréireach leis an sruth sceite. Más gá don chóras oibriú ag minicíocht oibriúcháin ard agus ardvoltais, ní mór dúinn aird níos mó a thabhairt ar mhéid toilleas leithlis an tiontaire chun ardú teochta iomarcach a sheachaint.

Díolúine díomuana comhmhóid (CMTI)

Tá díolúine dhíomuan modh coitianta (CMTI) ar cheann de na príomhthréithe a bhaineann le tiománaithe geata scoite, go háirithe nuair a bhíonn an córas ag feidhmiú ag minicíochtaí lasctha arda. Tá sé seo tábhachtach mar is féidir le haistritheoirí ardráta slew (ardmhinicíocht) tarchur sonraí trasna an bhacainn leithlisithe a éilliú. Soláthraíonn an toilleas trasna an bhacainn leithlisithe (ie, idir na heitleáin talún leithlisithe) cosán do na trasnáin thapa seo chun an bacainn leithlisithe a thrasnú agus an tonnchruth aschuir a éilliú. Is gnách aonad an pharaiméadar sainiúil seo kV/uS.

Mura bhfuil CMTI ard go leor, is féidir le torann ardchumhachta cúpláil trasna an tiománaí geata scoite, rud a chruthaíonn lúb reatha agus is cúis le muirear a bheith le feiceáil ag geata an lasc. Is féidir leis an muirear seo, má tá sé mór go leor, a chur faoi deara do thiománaí an gheata míthuiscint a bhaint as an torann seo mar chomhartha tiomána, agus d'fhéadfadh teip ciorcaid thromchúiseach a bheith mar thoradh ar an lámhach seo.

Breithnithe um Chumas Tiomána Reatha

Dá airde an sruth geata is féidir a fhoinsiú/suaithe i dtréimhse ghearr ama, is ea is giorra a bheidh an t-am aistrithe ag tiománaí an gheata agus dá ísle an caillteanas cumhachta lasctha sa trasraitheoir tiomáinte.

Ba cheart go mbeadh na buaicfhoinse agus na sruthanna doirteal (ISOURCE agus ISINK) níos airde ná na sruthanna meánacha (IG, AV), mar a thaispeántar i bhFíor 3.

Fíor 3. Sainmhíniú ar chumas tiomána reatha

I gcás gach rátáil reatha tiománaí, is féidir an neas-uasmhuirear geata QG is féidir a lascadh san am a thaispeántar a ríomh mar seo a leanas: Braitheann rátáil reatha an tiománaí a cheanglaítear ar cé mhéad muirear geata QG nach mór a bhogadh i cé mhéad ama lasctha tSW−ON/ AS, toisc gurb é IG an meánsruth geata le linn lasctha.

Nuair a léiríonn tSW, AR/AS cé chomh tapa agus is cóir an MOSFET a lascadh. Mura bhfuil ar eolas, cuir tús le 2% den tréimhse aistrithe tSW.

Is féidir buaicfhoinse tiománaí geata agus sruthanna doirteal a ríomh ag baint úsáide as na foirmlí seo a leanas.

Ar siúl (Foinse Reatha)

Nuair atá sé múchta (sruth faoi uisce)

Nuair is é QG an muirear geata ag VGS=VCC, tSW, ON/OFF=am lasc air/as, 1.5=fachtóir a shocraítear go heimpíreach (a mbíonn tionchar ag moilleanna tríd an gcéim ionchurtha tiománaithe agus comhpháirteanna seadánacha)

Breithnithe Friotóra Geata

Agus an friotóir geata sizing, tá sé tábhachtach machnamh a dhéanamh ar an voltas fáinne a laghdú de bharr ionduchtais agus toilleas seadánacha. Mar sin féin, cuirfidh sé teorainn le cumas reatha aschuir an tiománaí geata. Is féidir na luachanna teoranta cumais reatha mar gheall ar na friotóirí geata casaidh agus múchta a fháil trí na foirmlí seo a leanas a úsáid.

Ina measc: ISOOURCE: buaic-fhoinse reatha, ISINK: sruth doirteal buaic, VOH: titim ardleibhéil voltais aschuir, VOL: titim voltas aschuir íseal-leibhéil

AR Thiománaithe Geata Leithlisithe Leathsheoltóra

Tairgeann ON Semiconductor éagsúlacht tiománaithe geata scoite bunaithe ar chlaochladáin lárnacha comhtháite maighnéadacha, atá oiriúnach d'iarratais ina bhfuil luasanna aistrithe an-ard agus srianta ar mhéid an chórais, agus is féidir leo Si MOSFETs agus SiC FETs a rialú go hiontaofa.

Cuirimid táirgí leithlisithe feidhmiúla agus treisithe ar fáil atá deimhnithe do UL 1577, SGS FIMKO IEC 62368-1, agus CQC GB 4943.1. I measc ár dtiománaithe geata scoite tá táirgí deimhnithe tionsclaíocha agus feithicleacha araon.

Comhtháthaíonn na tiománaithe geata scoite seo gnéithe éagsúla chun leibhéil arda CMTI a sheasamh, tá roghanna iomadúla UVLO acu, agus cuireann siad moilleanna iomadaithe tapa (lena n-áirítear neamhréireanna moille gearra) agus saobhadh íosta leithead bíge.

Go háirithe, soláthróidh táirgí nua ON Semiconductor atá le teacht modh simplí chun claonadh diúltach a ghiniúint sa lúb tiomána geata, atá oiriúnach chun SiC MOSFETs a thiomáint. Tá an claonadh diúltach seo úsáideach má chruthaíonn leagan amach an PCB agus/nó treoraí an phacáiste ardfháinní sa trasraitheoir cumhachta Vg. Tarlaíonn an fáinne voltais geata seo de ghnáth faoi choinníollacha lasctha ard di/dt agus dv/dt. Chun an fáinne a choinneáil faoi bhun an tairsí voltais chun cosc ​​a chur ar casadh spraíúil, is gnách go gcuirtear claonadh diúltach i bhfeidhm ar an tiománaí geata. Tá roghanna éagsúla ar fáil chun -2V, -3V, -4V agus -5V a ghiniúint chun freastal ar gach cumraíocht. ON Tá tiománaithe scoite geataí Leathsheoltóra ar fáil i raon roghanna pacáiste, lena n-áirítear leaganacha beaga LGA agus SOIC 8-bioráin go 16-bioráin.

Seo thíos príomhghnéithe, sonraíochtaí leictreacha agus deimhnithe a bhaineann le sábháilteacht an teaghlaigh tiománaí geata scoite ON Semiconductor.

Tábla 1 .

- Faoi fhorbairt

- Roghnach, ar fáil ar iarratas

- Pleanáilte

Uirlisí tacaíochta tiománaí geata scoite

Tá na doiciméid ghaolmhara go léir le haghaidh tiománaithe geata scoite galbhánacha ar fáil ar leathanach baile ON Semiconductor, lena n-áirítear datasheets, uirlisí deartha agus forbartha, samhlacha insamhalta, nótaí iarratais, doiciméadú boird meastóireachta, tuarascálacha comhlíonta, etc.

I measc na bpríomhthiománaithe gaolmhara tá:

● NCP51560

● NCP51561 和 NCV51561

● NCP51563 和 NCV51563