Os designers de produtos devem ter a capacidade de equilibrar vários fatores limitantes - tamanho do pacote, custo, confiabilidade e tempo de lançamento no mercado.O principal desafio consiste em escolher uma fonte de alimentação adequada para o espaço estreito necessário para aplicações modernas.
Os níveis de potência compactos de alto desempenho dependem de soluções de acionamento de portões rápidas e confiáveis.Este tipo de solução inclui tanto condutores laterais simples de baixa tensão como versões totalmente isoladas adequadas para ambientes de alta tensão.Para muitos projetos, os controladores de portões flutuantes não isolados fornecem um caminho eficaz para o sucesso.
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 flowEste tipo de dispositivo pode garantir uma comutação limpa, rápida e precisa, otimizando assim a potência de saída.
Para escolher um controlador de porta adequado, é necessário avaliar os requisitos de tensão e corrente, topologia e frequência de comutação.precisão do tempo, e estabilidade térmica, que são cruciais para sistemas compactos de alto desempenho.
Vantagens da Estrutura de Topologia de Meia Ponte
A topologia de meia ponte é um método amplamente utilizado na conversão de energia moderna, que pode alcançar uma regulação de tensão eficiente em projetos compactos.Normalmente MOSFETs ou Transistores Bipolares de Portão Isolado (IGBTs), para alternar tensões de entrada, alimentar transformadores em projetos isolados ou alimentar directamente cargas em sistemas não isolados.Esta estrutura topológica é altamente valorizada pela sua eficiência e potencial de otimização térmica.
O circuito integrado do condutor do portão é indispensável para controlar esses interruptores e serve como a interface entre o controlador e o estágio de alimentação.assegurar a comutação rápida e precisa de transistores de alta e baixa tensãoEste modo de funcionamento rápido e eficiente minimiza a perda de energia e melhora o desempenho geral do sistema.
Em um circuito de meia ponte, a fonte do MOSFET do lado de alta tensão está conectada ao nó de comutação, que se move rapidamente entre a terra (0 V) e a tensão de entrada (como 12 V, 48 V, etc.).) em função do período de transiçãoQuando se utiliza um controlador de porta flutuante não isolado, o controlador lateral de alta tensão "flutuará" com a tensão do nó do interruptor, alcançando assim uma conversão limpa e eficiente.
Quando o isolamento não é necessário e a compacidade, a velocidade e a eficiência são priorizadas, os controladores flutuantes de meio ponte não isolados tornam-se uma solução ideal.Estes controladores são projetados para controlar os interruptores MOSFET de alta e baixa tensão, evitando a complexidade do isolamento, assegurando ao mesmo tempo um desempenho de comutação preciso.Este tipo de condutor funciona melhor num sistema onde todos os componentes estão em terra..
Um condensador bootstrap é geralmente necessário para gerar a tensão de acionamento da porta necessária para o MOSFET do lado de alta tensão.Quando o interruptor lateral de alta tensão estiver ligado, o condensador fornece energia.
Quando o MOSFET do lado de baixa voltagem é ligado, o nó do interruptor é puxado para a terra, permitindo que um pequeno circuito de condensador de diodo carregue o condensador bootstrap do trilho de alimentação.Quando é necessário ligar o MOSFET do lado de alta tensão, o condutor usará a carga armazenada para conduzir o portão a uma tensão superior ao nó de interrupção, geralmente de 10 V a 15 V.
Os projetistas devem assegurar que a frequência de abertura do interruptor lateral de baixa tensão seja suficiente para carregar o condensador bootstrap.podem ser necessárias medidas preventivas adicionais, tais como a seleção de valores de capacitância adequados e a minimização da queda de tensão no diodo bootstrap.
Ao utilizar a arquitetura bootstrap e a tensão do nó do interruptor de rastreamento, o driver de meia ponte flutuante não isolado não só evita a complexidade de implementar o isolamento,mas também garante um controlo lateral robusto de alta tensãoEste tipo de condutor é simples e eficiente, tornando-o muito adequado para aplicações de comutação de alta frequência, como conversores de buck e boost, reguladores síncronos, condutores de motor,e amplificadores de áudio de classe D.
Escolha o IC de controlador de porta apropriado
A escolha do controlador de porta adequado é crucial para garantir uma operação eficiente, fiável e segura do estágio de alimentação, especialmente em aplicações de comutação de alta velocidade, como conversores de buck,motoristasApesar de o princípio básico da transmissão por portão ser amplamente aplicado, certos critérios de selecção podem tornar-se particularmente importantes em função dos requisitos do sistema.
Por exemplo, nos sistemas de conversão de energia solar e de alimentação por bateria, os condutores de portões devem adaptar-se a grandes alterações de tensão de entrada e condições de carga em constante mudança.É necessária uma tensão nominal lateral de alta tensão com margem suficiente para suportar as flutuações do carril de potência total e garantir a fiabilidade a longo prazo.
A imunidade transitória de modo comum (CMTI) é outro fator importante a considerar.O evento de comutação rápida irá gerar uma diferença de tensão acentuada entre o lado de alta tensão e lado de baixa tensão MOSFETsOs condutores de portão com alto CMTI apresentam maior estabilidade em ambientes de ruído elétrico.
A corrente de condução de pico é igualmente importante, especialmente em aplicações de alta potência.reduzindo assim as perdas de comutação e melhorando o desempenho térmico.
Em última análise, o controle de tempo morto desempenha um papel crucial na topologia da ponte.ocorrerá um fenómeno de avaria, onde dois MOSFETs conduzem simultaneamente.Muitos condutores de portão têm configurações de tempo morto embutidas ou ajustáveis para evitar este problema e alcançar uma operação segura e eficiente em diferentes condições de carga.
Série LTC706x da ADI
O driver de meia ponte flutuante não isolado é simples e fácil de usar, com função de comutação de alta velocidade, e é a melhor solução para muitos projetos.(ADI) oferece uma gama de dispositivos de alta tensão ricos em recursos concebidos especificamente para aplicações exigentes.
O controlador de porta de ponte flutuante não isolado LTC706x da ADI (Figura 1) fornece uma solução multifuncional para atender aos requisitos de conversão de potência de alta velocidade e alta tensão.Esta série de dispositivos adota embalagens compactas, com controle de tempo rigoroso, proteção contra avarias e poderosa força motriz, que pode atender às necessidades de várias aplicações, desde automóveis até controle industrial.