Die Praxis: iCoupler-Technologie

Bild 2: Bild 2: Der Gate-Treiber ADuM4135 in iCoupler-Technologie verfügt über eine geringe Laufzeitverzögerung und einen Entsättigungsschutz zur Überdeckung von Spannungsspitzen.

Bild 2: Der Gatetreiber ADuM4135 in iCoupler-Technologie verfügt über eine geringe Laufzeitverzögerung und einen Entsättigungsschutz zur Überdeckung von Spannungsspitzen. Analog Devices

Auf Basis der iCoupler-Technologie von Analog Devices bietet der isolierte Gatetreiber ADuM4135 (Bild 2) eine Reihe von Vorteilen, die speziell in Hochvolt-Anwendungen und in Applikationen mit hohen Schaltfrequenzen zum Tragen kommen. Der Schaltkreis besitzt eine Laufzeitverzögerung von weniger als 50 ns, eine Kanal-zu-Kanal-Abweichung kleiner als 5 ns mit einem CMTI-Wert (Common Mode Transient Immunity) von mehr als 100 kV/µs.

Der Baustein im 16-poligen Wide-Body-SOIC-Gehäuse enthält eine Miller-Klemmschaltung, die ein robustes Abschalten der SiC- und GaN-Schalter sicherstellt oder zum Abschalten von IGBTs mit einpoliger Versorgung dient, wenn die Gatespannung unter 2 V fällt. Der Gatetreiber erlaubt den Betrieb mit unipolaren oder bipolaren Sekundärversorgungen und enthält einen Schaltkreis zur Erkennung von Entsättigungen, der Schutz vor hohen Spannungen und Kurzschlüssen bietet.

Der Entsättigungsschutz beinhaltet Funktionen zur Rauschreduzierung wie beispielsweise eine 300 ns lange Masking-Zeit. Diese überdeckt nach einem Schaltereignis Spannungsspitzen, verursacht durch erstmaliges Einschalten. Eine interne 500-µA-Stromquelle erlaubt einen geringen Bedarf an zusätzlichen Bausteinen und der interne Blanking-Schalter ermöglicht die Erweiterung um eine externe Stromquelle, falls eine höhere Rauschimmunität notwendig ist. Die Chip-Scale-Transformatoren erlauben außerdem die isolierte Kommunikation von Steuerinformationen zwischen dem Hoch- und Niederspannungsbereich des Chips.

Laufzeitverzögerung minimieren

Bild 3: In Anwendungen, die nur SiC- und GaN-Schalter enthalten, sind Bausteine mit sehr geringen Laufzeitverzögerungen notwendig; hier im Bild der Gate-Treiber ADuM4121.

Bild 3: In Anwendungen, die nur SiC- und GaN-Schalter enthalten, sind Bausteine mit sehr geringen Laufzeitverzögerungen notwendig; hier im Bild der Gatetreiber ADuM4121. Analog Devices

Für kompakte Applikationen, die nur SiC- und GaN-Schalter enthalten, sind Bausteine mit sehr kurzen Laufzeitverzögerungen die Voraussetzung, um hohe Schaltfrequenzen und Gleichtakt-Transientenimmunität zu ermöglichen. Beim Gatetreiber ADuM4121 (Bild 3) beträgt die Laufzeitverzögerung beispielsweise 38 ns und die Transientenimmunität 150 kV/µs. Beim Einsatz in Hochgeschwindigkeits-Topologien müssen Entwickler darauf achten, den Gatetreiber richtig zu versorgen, damit dessen Leistungsdaten erhalten bleiben.

Monolithisch isolierte Micropower-Flyback-Wandler wie beispielsweise der LT8304  und LT8304-1 tasten die isolierte Ausgangsspannung direkt aus dem primärseitigen Flyback-Signalverlauf ab und benötigen keine dritte Transformatorwicklung oder extra Isolatoren für die Regelung. Die Ausgangsspannung ist mit zwei externen Widerständen programmiert, mit einem optionalen, dritten Temperaturkompensationswiderstand. Der Boundary-Mode-Betrieb ermöglicht eine Lösung mit kleinen Transformatoren, während im Burst-Mode eine hohe Effizient bei geringer Last beibehalten und die Welligkeit der Ausgangsspannung minimiert wird.

Eine stabile Stromversorgung mit kontrollierten, harmonischen Anteilen im Frequenzbereich für schnelle Gatetreiber bieten monolithische Hochvolt/Hochfrequenz-DC/DC-Transformatortreiber. Ein Beispiel dafür ist der LT3999 mit einer maximalen Schaltfrequenz von 1 MHz, externer Sync-Fähigkeit sowie einem Eingangsspannungsbereich von 2,7 bis 36 V.

 

Wie sich Steuerschleifen parallel betreiben lassen und welche Unterstützung Analog Devices Entwicklern bietet, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

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