Gate-Treiber für unterschiedlichste Automotive-Anwendungen

Anbieter zum Thema

Schulz-Electronic GmbH

EBV Elektronik GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Fairchild Semiconductor

Spezielle Design-Aspekte

Bei der Implementierung praktischer Designs werden zumindest Widerstandsnetzwerke an den Gate-Schaltungen benötigt. Diese dienen dazu, um den Spitzenstrom am Gate zu überwachen, die Immunität gegenüber Spannungsspitzen zu verbessern, Ausstrahlungen zu reduzieren, parasitäre Effekte wie Gate-Schwingungen zu dämpfen und definierte Zustände beim Ein- und Ausschalten zu gewährleisten. Auch sollte auf parasitäre Induktivitäten, Spannungsoffsets von Pfaden mit hohen Strömen und Spannungsspitzen durch Schaltvorgänge geachtet werden. Sowohl Datenblätter als auch Application Notes enthalten Hinweise für die Auslegung der Gate-Strompfade, was für die Ein- und Ausschaltzyklen entscheidend sind.

Vorwiderstand kann die Störimmunität verbessern

Bei HVICs kann ein einfacher Vorwiderstand zwischen V_s und dem zentralen Lastpunkt die Störimmunität verbessern. Bei der Bootstrap-Versorgung muss darauf geachtet werden, dass ein Schutz vor Spannungsspitzen auf V_b und vor Überspannungen vorhanden ist, die das IC schädigen können. Ein häufiger Fehler ist die falsche Auswahl der Art und Größe des Stützkondensators auf der Basis der Aufladezeit, des Spitzenstroms beim Einschalten des Gates und die Stromaufnahme während der Einschaltzeit. Zu diesem Thema gibt es verschiedene Applikationsberichte, die den Entwickler bei der Auswahl der Bauteile für die Low- und die High-Side-Treiberschaltungen sowie der Bootstrap-Bauteile in HVIC-basierenden Designs unterstützen.

Schaltungssimulation von Gate-Treibern mit einfachen Verhaltensmodellen

Die Schaltungssimulation von Gate-Treibern erfolgt oft mit einfachen Verhaltensmodellen. Hierfür wird eine ideale Quelle genutzt, die jeweiligen Anstiegs- und Abfallzeiten, Durchlaufverzögerungen und andere wichtige Eigenschaften lassen sich aus dem Datenblatt entnehmen. Die Stromsteuerung lässt sich mit einem Serienausgangswiderstand simulieren, der entsprechend dem im Datenblatt angegeben maximalen Gate-Strom bei einer Ausgangsspannung von V_b/2 ausgewählt wird.

Weiterentwicklung der HEV/EV-Technologie bringt mehr Wissen

Durch die Weiterentwicklung der HEV/EV-Technologie steht den Entwicklern heute viel mehr Wissen und Literatur zur Verfügung als noch vor wenigen Jahren. Es gibt mittlerweile mehrere OEMs, die Fahrzeuge mit Hochspannungssystemen im Feld haben, so dass auch Erfahrungen aus der realen Welt vorhanden sind. In der Halbleiterindustrie wird inzwischen bereits an den Lösungen für künftige Anforderungen gearbeitet.

Literaturhinweise:

[1] AN-6069: Application Review and Comparative Evaluation of Low-Side Gate Drivers

[2] AN-6076: Design and Application Guide of Bootstrap Circuit for High-Voltage Gate-Drive IC

[3] AN-9052: Design Guide for Selection of Bootstrap Components

* John Hargenrader ist Field Applications Engineer bei Fairchild Semiconductor

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