STDRIVE pečuje o tři můstky. Budí, ale také vypíná

Pokud hovoříme o chytrém buzení, můžeme mít na mysli jednotlivé fáze spánku a otázku kvalitnějšího vstávání. A v případě budičů tranzistorů třeba i situace, kdy z činnosti potřebujeme pro změnu zase něco vyřadit. Rovněž chytrým způsobem, a pokud si to výkonová elektronika žádá, klidně ve třech fázích.

S polovičním můstkem, ale ne polovičatě

Přesně k takovému účelu slouží společné budiče hradel 600V výkonových MOSFETů s kanálem typu N či tranzistorů IGBT v konfiguracích se třemi polovičními můstky. Nové obvody [1] v pouzdrech typu SO-28 od firmy STMicroelectronics ponesou označení STDRIVE601. Vstupy spínačů obslouží v rozsahu od 9 do 20 V, zatímco jejich vývody může opouštět 200 mA a jindy zase přitékat až 350 mA. Výrobce je vybavuje bootstrap diodami, učí odolnosti vůči záporným napěťovým špičkám do –100 V a reakci na logické pokyny pak vyžaduje do 85 ns.

Důmyslně navržený budič by toho měl ale zvládat mnohem víc. ST proto zapracovalo na architektuře chytrého vypínání (SmartSD) umožňující během přetížení či nadproudů okamžité odpojení výstupů [2]. Mezi detekcí takové události a skutečnou reakcí obvodu má totiž uplynout naprosté minimum času. Pravda, k vývodu OD sice patří vnější RC člen, ani ten však nesmí svižnou akční prodlevu jakkoli ovlivňovat. Jeho účelem je spíše definovat dobu, po kterou zůstane výstup neaktivní. A ta může být opravdu dlouhá. Typickou ukázku zapojení se strukturami STDRIVE601 sledujeme na obr. 2. Pull-up rezistor zapojený k vývodu OD je přitom volitelný.

Související komparátor, na obrázku vlevo úplně dole, se na invertujícím vstupu opírá o vnitřní referenci, zatímco druhý vstup již máme vyvedený přes CIN. Za účelem rychlé, a přesto jednoduché ochrany proti nadproudům jeho trasa zamíří k externímu bočníku. Z výstupního signálu zesilovače pak už jen odfiltrujeme krátké překmity a výsledek zavádíme do logického obvodu SmartSD. Jakmile impulz na vstupu CIN jednou překročí referenční hladinu, stejně jako požadovanou délku trvání blok ochrany se aktivuje a veškeré výstupy okamžitě vypíná. O vzniklé situaci je přes výstup FAULT informován třeba mikrokontrolér a na vývodu OD započne vybíjení připojeného kondenzátoru. Po vypršení stanoveného času musí ještě dojít k opětovnému dobití kapacity a teprve pak mohou příslušné výstupy HVG, resp. LVG opět změnit svůj stav. Společně s dalšími ochrannými mechanismy tak dostáváme robustní řešení pro celou řadu třífázových zapojení, např. s motory. Při objednávce tisíce kusů zaplatíme za kombinovaný budič lehce přes jeden dolar. Koncový stupeň vývojové desky sice zahrnuje tranzistory IGBT STGD6M65DF2, lze jej ale osadit jakýmikoli IGBT či výkonovými MOSFETy v provedení DPAK nebo PowerFlat 8×8.