Introducción al chip controlador de medio-puente
El chip controlador de medio-puente es un componente central de los circuitos de control de semiconductores de potencia, que se utiliza principalmente para controlar dos transistores de conmutación de potencia conectados en serie en una topología de medio-puente, normalmente MOSFET o IGBT. Este chip controla la conducción de tiempo compartido-de los dos transistores para lograr la regulación de potencia y la transferencia de energía a la carga descendente, lo que lo convierte en un chip clave indispensable en dispositivos electrónicos de potencia, como fuentes de alimentación conmutadas, variadores de motor e inversores.
Desafíos técnicos de los chips controladores Half{0}}Bridge
Las características inherentes de la topología de medio-puente requieren abordar dos desafíos técnicos importantes para el chip controlador de medio-puente: primero, el problema de conducción en tierra flotante del transistor de potencia del brazo superior-el potencial de fuente (emisor) del interruptor del brazo superior cambia dinámicamente con la conducción y el corte del brazo inferior, lo que hace imposible el suministro de energía potencial fijo-directo. Por lo tanto, la mayoría de los controladores de medio-puente integran diodos de arranque que, junto con condensadores de arranque externos, proporcionan una fuente de alimentación flotante para el circuito de accionamiento del brazo superior. Para aplicaciones de alto-voltaje, algunos controladores de medio-puente también integran bombas de carga o admiten suministro de energía aislado para adaptarse a diferentes requisitos de aplicaciones. En segundo lugar, está el problema de la protección-contra disparos para los brazos superiores e inferiores del puente. Si ambos transistores de conmutación conducen simultáneamente, se producirá un cortocircuito directo en la fuente de alimentación, dañando los dispositivos. Por lo tanto, todos los controladores de medio-puente calificados tienen-lógica de control de tiempo muerto-incorporada e integran funciones de protección contra sobrecorriente, protección contra sobretemperatura y bloqueo de bajo voltaje para evitar fallas de cortocircuito-a nivel de hardware y mejorar la confiabilidad del sistema.
Clasificación de los chips controladores de medio-puente
Según las diferencias en el suministro de energía y la lógica de control, los chips de controlador de medio-puente se pueden dividir en dos categorías: controladores de medio-puente independientes y controladores de medio-puente de control integrado. Los controladores de medio puente independientes integran solo dos canales de accionamiento y lógica de protección, lo que requiere un controlador PWM externo para introducir dos señales de accionamiento complementarias. Tienen una gran adaptabilidad y pueden combinarse con diferentes chips de control principal, aplicados de manera flexible a varios circuitos personalizados. Los controladores de medio-puente de control integrado integran funciones de regulación de retroalimentación y generación de PWM dentro del chip, lo que simplifica el diseño de circuitos periféricos y se utilizan principalmente en aplicaciones estandarizadas, de bajo-costo y de potencia pequeña-a-mediana. Según sus clasificaciones de voltaje soportado, los controladores de medio puente-de bajo-voltaje están diseñados principalmente para aplicaciones de bajo-voltaje por debajo de 100 V, que se encuentran comúnmente en controladores de servomotores de bajo-voltaje, circuitos de carga rápida USB-PD y convertidores de CC-CC de bajo-voltaje. Por otro lado, los controladores de medio puente- y alto-voltaje medio- pueden soportar cientos o incluso miles de voltios, lo que los hace adecuados para aplicaciones de alto-voltaje como inversores industriales, fuentes de alimentación para vehículos de nueva energía y convertidores de frecuencia.
Número de modelo específico del chip controlador de medio-puente
El UCC27302A es un controlador de puerta robusto diseñado para controlar dos MOSFET de N-canal en medio-puente o configuración reductora síncrona con un voltaje de arranque máximo absoluto de 120 V. Su capacidad de corriente máxima de fuente de 3,7 A y de corriente máxima de sumidero de 4,5 A permite al UCC27302A controlar MOSFET de gran potencia con pérdidas de conmutación minimizadas durante la transición a través de Miller Plateau. El nodo de conmutación (pin HS) puede manejar voltaje transitorio negativo, lo que permite proteger el canal del lado alto-de voltajes negativos inherentes causados por inductancia parásita y capacitancia parásita.
Las entradas son independientes del voltaje de suministro y pueden soportar clasificaciones máximas absolutas de -10 V y +20 V. Los controladores de puerta del lado bajo-y del lado alto-se combinan a 4 ns entre el encendido y el apagado entre sí y se controlan a través de los pines de entrada LI y HI respectivamente. Sin embargo, la lógica de bloqueo de entrada pondrá ambas salidas del controlador en estado bajo siempre que las entradas LI y HI estén en nivel alto al mismo tiempo. Un diodo de arranque con clasificación de 120 V en el chip elimina la necesidad de agregar diodos de arranque discretos. Se proporciona bloqueo de bajo voltaje (UVLO) para los controladores del lado alto-y del lado bajo, lo que proporciona un comportamiento simétrico de encendido y apagado y fuerza las salidas a nivel bajo si el voltaje del variador está por debajo del umbral especificado.
Parámetros del chip del controlador de medio-puente
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Tensión de alimentación Bootstrap (máx.) (V) |
120 |
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interruptor de encendido |
MOSFET |
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Tensión de alimentación de entrada (min) (V) |
7 |
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Tensión de alimentación de entrada (máx.) (V) |
17 |
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Rango de temperatura de funcionamiento (grados) |
-40 a 150 |
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Bloqueo por subtensión (típico) (V) |
5 |
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Clasificación |
Catalogar |
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Tiempo de retardo de propagación (μs) |
0.02 |
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Tiempo de subida (ns) |
7.2 |
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Tiempo de caída (ns) |
5.5 |
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coeficiente intelectual (mA) |
0.001 |
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Umbral de entrada |
TTL |
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Lógica de entrada de canal |
TTL |
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Tensión del nodo de conmutación (V) |
-20 |
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Características |
Habilitar, diodo de arranque integrado, enclavamiento, manejo de voltaje negativo en la entrada |
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Configuración del controlador |
Dual, no inversor, compatible con TTL |
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