Technologie PCB - Quelle est l'utilisation des drivers de grille dans la conception de circuits PFC

Cet article traite principalement du rôle des lecteurs de grille dans la conception PFC et aura une métaphore d'image pour vous aider à comprendre.

Pour créer un circuit PFC passif, il est nécessaire d'utiliser des éléments passifs tels que des condensateurs et des inductances pour augmenter l'angle de conduction du courant et lisser les impulsions afin de réduire la distorsion harmonique du courant. Cette méthode est simple et fiable, mais lorsque la puissance est élevée, la taille et le coût des éléments passifs deviennent un gros problème. Le facteur de puissance (PF) obtenu par la conception passive PFC ne peut atteindre que 0,9 et peut être influencé par la fréquence, les variations de charge et la tension d'entrée.

Différentes Topologies peuvent être utilisées pour implémenter des circuits PFC actifs tels que PFC boost (également appelé PFC traditionnel), PFC double Boost sans pont et PFC totem sans pont. Chaque topologie contient un nombre différent de composants actifs et a ses propres avantages et inconvénients. L'efficacité et la puissance nominale de chaque topologie doivent être prises en compte lors de la conception du PFC,

Ensuite, décidez quel type de contrôleur utiliser. Cependant, la partie négligée par de nombreux concepteurs est le pilote de grille connecté au commutateur FET du Contrôleur. Les drivers de grille sont trop courants pour être remarqués, mais les drivers de grille jouent un rôle important dans les performances du système.

Un Driver de grille est essentiellement un amplificateur qui utilise des pertes de commutation minimales pour augmenter le signal logique à des signaux de courant et de tension élevés pour conduire et bloquer rapidement un MOSFET ou un IGBT. Similaire à la bière, le commutateur de puissance MOSFET ou IGBT est comme la poignée d'un robinet de bière, le conducteur de porte est comme les muscles de la main d'un barman et le Contrôleur est comme le cerveau d'un barman. Les compétences du barman et la qualité de la poignée du robinet influenceront la quantité réelle de bière qui peut être obtenue dans le verre.

Dans un circuit PFC, le conducteur de grille commute les transistors dans l'étage élévateur pour ajuster le courant, forçant le courant à rester dans la même phase que la tension sinusoïdale. Alors, comment les pilotes de grille affectent - ils les performances des circuits PFC? Plusieurs paramètres et fonctions jouent un rôle essentiel:

Courant de conduite.

Bien que toutes les applications ne nécessitent pas un fort entraînement en courant (des courants transitoires importants peuvent causer des problèmes d'interférence électromagnétique (EMI)), les applications de puissance plus élevée nécessiteront un entraînement en courant plus fort pour piloter plusieurs transistors à effet de champ (FET) simultanément. Les courants d'entraînement élevés offrent ainsi une flexibilité pour un large éventail d'applications de puissance.

Caractéristiques du commutateur.

Comprend le retard de propagation, l'adaptation du retard et les temps de montée et de descente du signal. Le temps de commutation affectera grandement la vitesse du commutateur d'alimentation, rendant le contrôle plus prévisible et précis. La correspondance à court délai réduit également le risque de défaillance et facilite la conception.

Fonction de verrouillage.

La protection par claquage, également appelée fonction d'emboîtement, est importante dans certaines applications utilisant des circuits à demi - pont ou à pont complet. Dans un poteau totem PFC, les deux interrupteurs de puissance (FET Côté haut et FET côté Bas) sont alternativement conducteurs et bloqués. Si les deux interrupteurs sont conducteurs en même temps, le courant circulera à travers les deux FET, ce qui peut endommager le système. La fonction de verrouillage empêche le claquage, ferme les deux FET et ouvre l'un d'eux dans un court laps de temps. La conception utilise deux MOSFETs de silicium et deux transistors HEMT (High Electron Mobility Transistors) au Nitrure de gallium (Gan) pour réduire les pertes par conduction, comme décrit dans le document de Texas Instruments intitulé « CCM totem pole bridgeless PFC Based on Gan FET ». Deux drivers sont nécessaires: un Driver en demi - Pont pilote un MOSFET en silicium traditionnel et un Driver en demi - Pont pilote un transistor Gan. L'étage de puissance Gan lmg3410 600V de TI intègre un pont conducteur et des transistors Gan dans un seul boîtier, réduisant encore la consommation d'énergie et améliorant l'EMI. Pour piloter le Silicon FET, les entraînements en pont avec fonction interlock améliorent la fiabilité de la conception.

À mesure que les réglementations de plus en plus de pays exigent une plus grande efficacité, les PFC seront de plus en plus utilisés pour diverses applications. Choisir judicieusement les topologies et les composants peut améliorer l'efficacité des PFC et répondre aux besoins. N'oubliez pas les muscles des mains du conducteur de la porte et du barman.

L'importance des drivers de grille est maintenant comprise, mais le cerveau joue un rôle plus important dans la conception des PFC.