APEC: driver de meia ponte independente de 100 V para GaN

Meia ponte de acionamento de portão ADI LT8418 GaN

Chamado de LT8418, este IC se parece muito com o estágio de saída usado nos recentemente anunciados ICs controladores CC-CC de acionamento GaN LTC7890 e LTC7891.

As saídas do lado alto e do lado baixo têm conexões pull-up e pull-down separadas nos canais do pacote IC, para que resistores adicionais possam ser usados ​​para ajustar os tempos de ativação e desativação do transistor GaN separadamente.

“Os drivers de porta dividida permitem que o cliente adapte o comportamento liga-desliga para resolver problemas de flexibilidade e controle”, disse a ADI no lançamento do LT8418 na APEC na Califórnia.

Para acionamento do lado alto e do lado baixo, a fonte de corrente de saída é através de um pull-up de 0.6Ω (pico de 4A), enquanto o afundamento é através de 0.2Ω (pico de 8A).

Como as portas GaN são muito sensíveis à sobretensão – o dano é causado não muito acima da tensão de acionamento recomendada – o bootstrap do lado alto não é feito por meio de um diodo convencional, mas por meio de um 'switch inteligente'.

Durante o intervalo de tempo morto entre o desligamento da porta superior e a ativação da porta inferior, ou entre o desligamento da porta inferior e a ativação da porta superior, o interruptor de alimentação GaN demonstra uma tensão de condução reversa de 2 a 3V de fonte para drenar - ainda mais alta em alta corrente - o que pode reduzir o nó do switch para -2 a -3V e levar à sobrecarga do trilho de bootstrap e danos permanentes à porta do switch de alimentação GaN.
O switch de inicialização inteligente consiste em interruptores de energia que podem controlar totalmente o carregamento ou bloqueio de inicialização.
Quando a chave inferior está ligada e a tensão do nó de comutação está próxima do nível do solo, a chave de bootstrap é ligada para iniciar o carregamento do bootstrap capacitor.

A chave de bootstrap tem uma resistência típica de 6Ω, caindo 0.6 V quando 100 mA estão fluindo para o capacitor de bootstrap. A 100µA, a queda é normalmente de 1mV (10mVmax).

A proteção de bloqueio de subtensão Bootstrap está incluída para evitar que os transistores GaN sejam ligados com tensão de unidade insuficiente, desarmando em 3.1V e apagando em 3.35V (histerese de 250mV).

O pequeno pacote, um WLCSP BGA de 1.7 x 1.7 mm, possui dois pads conectados internamente para a saída do lado alto. Um deles destina-se a fornecer um caminho de baixa indutância para o capacitor de bootstrap (veja o diagrama).

O pino Vcc também é duplicado, um para o barramento de alimentação e outro para o capacitor de desacoplamento do IC.

Existem dois pinos de entrada, um para a forma de onda GaN pwm do lado superior e outro para o lado inferior.

Normalmente, o limite de comutação de entrada é 1.9 V com 400 mV de histerese, e essas entradas podem tolerar até 15 V (abs máx.) para permitir o uso de uma variedade de fontes de sinal. Cada entrada possui um resistor pull-down interno de 200kΩ para desligar ambas as saídas se nenhum sinal de entrada estiver presente.

Nenhuma proteção anti-sobreposição é fornecida, portanto, se ambas as entradas forem definidas como lógica '1', ambos os transistores de saída GaN serão ligados simultaneamente, causando alto fluxo de corrente. “Uma consideração cuidadosa deve ser aplicada à interface de entrada para evitar uma possível condição de disparo”, disse a ADI.

Em relação às aplicações, a ADI disse: “O LT8418 pode ser configurado em topologias síncronas de meia ponte, ponte completa ou topologias buck, boost e buck-boost”.

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A EPC usou o IC do controlador LTC7891 mencionado acima nesta placa de demonstração dc-dc