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MOSFET-Gate-Treiber Drei Gründe für dedizierte Treiber zwischen Controller und MOSFET

Tobias Gerber *

Anbieter zum Thema

Infineon Technologies AG
ET System electronic GmbH
TRACO ELECTRONIC GMBH
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Gate-Treiber haben etwa in Schaltnetzteil- und Umrichter-Designs eine essentielle Aufgabe. Es gibt viele Anwendungen, in denen es sich verbietet, dass der Controller die MOSFETs direkt treibt.

Die neue Treiber-IC-Serie 2EDNx52x mit zweikanaligen High-Speed-Bausteinen für hohe Treiberströme.(Bild: Infineon)
Die neue Treiber-IC-Serie 2EDNx52x mit zweikanaligen High-Speed-Bausteinen für hohe Treiberströme.
(Bild: Infineon)

Die Ansprüche sind hinlänglich bekannt: Leistungswandlungs- und Power-Management-Anwendungen erfordern kompakte und robuste Leistungs-Schaltungen, die einen Betrieb mit hohen Spannungen und Frequenzen erlauben – mit den geringsten Verlusten bei möglichst geringem Platzbedarf auf der Leiterplatte.

Die Wahl der MOSFET-Technologie hat einen entscheidenden Einfluss darauf, wie erfolgreich diese Anforderungen umgesetzt werden können. Die optimale Lösung lässt sich aber nur dann realisieren, wenn der Fokus nicht nur auf die Auswahl des MOSFETs gelegt wird, sondern auch darauf, dass die anderen notwendigen Komponenten hierzu perfekt passen. Zu der wichtigsten Aufgabe gehört deshalb die Wahl der für die Zielapplikation optimalen Gate-Treiber.

Anforderungen an die Leistungswandlung

Das Design moderner Leistungswandler-Anwendungen, etwa Schaltnetzteile (SMPS), DC/DC-Wandler, industrielle Antriebe und Solar-Inverter für die Spannungsumwandlung der Photovoltaik-Zellen, wird von einer Vielzahl von Faktoren bestimmt. Dazu zählen vor allem die Wirtschaftlichkeit und diverse Rechtvorschriften etwa im Bereich des Umweltschutzes, die alle einen höheren Wirkungsgrad und geringere Verluste erforderlich machen. Damit sollen Betriebskosten reduziert und der Energieverbrauch sowie die damit verbundene Emission von Treibhausgasen minimiert werden.

Zusätzlich fordern Endanwender eine kontinuierlich höhere Leistungsfähigkeit, wobei die Produktsystemgröße möglichst beibehalten werden soll. Außerdem müssen Sicherungsmaßnahmen vorhanden sein, die sowohl den Nutzer als auch kritische Komponenten schützen.

Die steigende Anzahl von Komponenten bei sehr geringem Platzangebot erzwingen möglichst kleine Bauteile mit optimiertem thermischen Management, während Budget-Beschränkungen die geringsten Materialkosten und die Verwendung von kostengünstigen Komponenten erfordern. Schlussendlich sind diese Anforderungen typischerweise in der kürzesten Zeit zwischen Entwicklung und Serienfertigung zu erfüllen.

Genannte Faktoren haben zu einer deutlichen Zunahme von schnell schaltenden Leistungswandler-Schaltungen mit hohen Strömen geführt.

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Höhere Schaltfrequenzen ermöglichen aber nicht nur eine verbesserte Leistungsfähigkeit und einen höheren Wirkungsgrad, sondern bieten auch den Vorteil, dass kleinere und kostengünstigere Induktivitäten zum Filtern benutzt werden können.

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