Inleiding tot de Half-bridge-driverchip
De half-bridge-driverchip is een kerncomponent van vermogenshalfgeleideraandrijfcircuits, die voornamelijk worden gebruikt om twee vermogensschakeltransistoren aan te sturen die in serie zijn geschakeld in een halve-brugtopologie, meestal MOSFET's of IGBT's. Deze chip regelt de timeshare-geleiding van de twee transistors om vermogensregulering en energieoverdracht naar de stroomafwaartse belasting te bewerkstelligen, waardoor het een onmisbare sleutelchip wordt in vermogenselektronische apparaten zoals schakelende voedingen, motoraandrijvingen en omvormers.
Technische uitdagingen van halve-Bridge Driver-chips
De inherente kenmerken van de half{0}}brugtopologie vereisen het aanpakken van twee grote technische uitdagingen voor de half-bridge-driverchip: ten eerste het drijvende grondprobleem van de vermogenstransistor van de bovenarm-het bronpotentieel (emitter) van de bovenarmschakelaar verandert dynamisch met de geleiding en afsnijding van de onderarm, waardoor een directe vaste-potentiële stroomvoorziening onmogelijk wordt. Daarom integreren de meeste half-brugdrivers bootstrapdiodes, die, samen met externe bootstrapcondensatoren, een zwevende voeding leveren voor het aandrijfcircuit van de bovenarm. Voor hoogspanningstoepassingen integreren sommige half-brugdrivers ook laadpompen of ondersteunen ze een geïsoleerde voeding om zich aan te passen aan verschillende toepassingsvereisten. Ten tweede is er de kwestie van de 'doorschietbescherming'-voor de bovenste en onderste brugarmen. Als beide schakeltransistors gelijktijdig geleiden, ontstaat er een directe kortsluiting in de voeding, waardoor de apparaten beschadigd raken. Daarom hebben gekwalificeerde half{13}}brugdrivers allemaal-in dode-tijdbesturingslogica ingebouwd en zijn overstroombeveiliging, overtemperatuurbeveiliging en onderspanningsblokkeringsfuncties geïntegreerd om kortsluit-fouten op hardwareniveau te voorkomen en de systeembetrouwbaarheid te verbeteren.
Classificatie van halve-Bridge Driver-chips
Op basis van de verschillen in voeding en besturingslogica kunnen half-brugdriverchips worden onderverdeeld in twee categorieën: onafhankelijke half-brugdrivers en geïntegreerde besturingshalf-bridgedrivers. Onafhankelijke half{4}}bridge-drivers integreren slechts twee aandrijfkanalen en beveiligingslogica, waardoor een externe PWM-controller nodig is om twee complementaire aandrijfsignalen in te voeren. Ze hebben een sterk aanpassingsvermogen en kunnen worden gecombineerd met verschillende hoofdbesturingschips, die flexibel kunnen worden toegepast op verschillende aangepaste circuits. Geïntegreerde besturingshalf-brugdrivers integreren functies voor het genereren van PWM en feedbackregelfuncties in de chip, waardoor het ontwerp van randcircuits wordt vereenvoudigd. Ze worden meestal gebruikt in gestandaardiseerde, goedkope- kleine- tot- toepassingen met gemiddeld vermogen. Gebaseerd op hun bestendigheid tegen spanningswaarden, zijn laag-half{13}}-brugdrivers voornamelijk ontworpen voor laag-spanningstoepassingen onder 100 V, die vaak worden aangetroffen in laag-servomotoraandrijvingen, USB-PD-snellaadcircuits en laag-DC-DC-converters. Midden- en hoog-half{23}}brugdrivers zijn daarentegen bestand tegen honderden of zelfs duizenden volts, waardoor ze geschikt zijn voor hoog-hoogspanningstoepassingen zoals industriële omvormers, voedingen voor nieuwe energievoertuigen en frequentieomvormers.
Specifiek modelnummer van de halve-bridge-driverchip
De UCC27302A is een robuuste gate-driver die is ontworpen om twee N--kanaals MOSFET's aan te sturen in een half-brug- of synchrone buck-configuratie met een absolute maximale bootstrap-spanning van 120 V. Dankzij de piekbron van 3,7 A en de piekstroomcapaciteit van 4,5 A kan de UCC27302A MOSFET's met groot vermogen aansturen met minimale schakelverliezen tijdens de overgang door het Miller-plateau. Het schakelknooppunt (HS-pin) kan negatieve transiënte spanning verwerken, waardoor het hoge-zijkanaal kan worden beschermd tegen inherente negatieve spanningen veroorzaakt door parasitaire inductie en parasitaire capaciteit.
De ingangen zijn onafhankelijk van de voedingsspanning en zijn bestand tegen de absolute maximumwaarden van -10V en +20V. De gate-drivers aan de lage-zijde en hoge-zijde zijn afgestemd op 4ns tussen het in- en uitschakelen van elkaar en worden bestuurd via respectievelijk de LI- en HI-ingangspinnen. De ingangsvergrendelingslogica zal echter beide driveruitgangen laag zetten wanneer zowel de LI- als de HI-ingangen tegelijkertijd hoog zijn. Een on-chip bootstrap-diode van 120 V elimineert de noodzaak om afzonderlijke bootstrap-diodes toe te voegen. Er is een onderspanningsblokkering (UVLO) beschikbaar voor zowel de drivers aan de hoge-zijde als de low-side, wat zorgt voor symmetrisch in- en uitschakelgedrag en de uitgangen laag forceert als de drive-spanning onder de gespecificeerde drempel ligt.
Half-bridge-driverchipparameters
|
Bootstrap-voedingsspanning (max) (V) |
120 |
|
Aan/uit-schakelaar |
MOSFET |
|
Ingangsvoedingsspanning (min) (V) |
7 |
|
Ingangsvoedingsspanning (max) (V) |
17 |
|
Bedrijfstemperatuurbereik (graden) |
-40 tot 150 |
|
Onderspanningsblokkering (typ) (V) |
5 |
|
Beoordeling |
Catalogus |
|
Voortplantingsvertragingstijd (µs) |
0.02 |
|
Stijgtijd (ns) |
7.2 |
|
Valtijd (ns) |
5.5 |
|
Iq (mA) |
0.001 |
|
Ingangsdrempel |
TTL |
|
Kanaalinvoerlogica |
TTL |
|
Schakelknooppuntspanning (V) |
-20 |
|
Functies |
Inschakelen, geïntegreerde bootstrap-diode, vergrendeling, negatieve spanningsbehandeling op ingang |
|
Configuratie van stuurprogramma |
Dubbel, niet-inverterend, TTL-compatibel |
Populaire tags: halve-bridge driver chip, China halve-bridge driver chip fabrikanten, leveranciers
