A condução de MOSFETs ou IGBTs (transistores bipolares de porta isolada) de lado alto em circuitos práticos normalmente requer técnicas especializadas para garantir operação e eficiência adequadas. Uma maneira prática de acionar MOSFETs ou IGBTs de lado alto é usar um circuito driver de porta isolado. Os interruptores do lado alto requerem um driver de porta que possa fornecer uma tensão de porta superior à tensão da fonte para ligar e desligar totalmente o transistor. Os gate drivers isolados utilizam transformadores ou acoplamento capacitivo para isolar o sinal de controle do lado de alta tensão, garantindo segurança e confiabilidade no circuito.
Para acionar efetivamente um circuito MOSFET do lado alto, o gate driver deve ser capaz de gerar uma tensão porta-fonte superior à tensão aplicada ao dreno do MOSFET. Isso normalmente envolve o uso de um circuito bootstrap ou um IC driver de porta do lado alto que pode gerar uma tensão superior à tensão de alimentação, aproveitando o acoplamento capacitivo ou uma bomba de carga interna. O gate driver garante que o MOSFET ligue e desligue totalmente para controlar o fluxo de corrente através do circuito.
Acionar um transistor IGBT envolve princípios semelhantes aos de um MOSFET de lado alto, mas requer um driver de porta que possa fornecer correntes de porta mais altas devido à maior capacitância de entrada e carga de porta do IGBT. O gate driver deve ser capaz de fornecer tensão e corrente suficientes para ligar e desligar o IGBT rapidamente para controlar efetivamente aplicações de alta potência. A seleção adequada do resistor de porta e as considerações de layout também são cruciais para minimizar as perdas de comutação e garantir uma operação confiável.
Em aplicações de alta tensão, a escolha entre MOSFETs e IGBTs depende de requisitos específicos, como velocidade de comutação, eficiência e capacidade de tratamento de tensão. Os MOSFETs são normalmente preferidos para aplicações de tensão mais baixa e frequência mais alta devido às suas rápidas velocidades de comutação e menores perdas de condução. No entanto, para aplicações de alta tensão (normalmente acima de 600 V), os IGBTs são frequentemente preferidos devido à sua capacidade de lidar com tensões e densidades de corrente mais altas de forma mais eficiente do que os MOSFETs.
Para acionar um MOSFET com transistor, especialmente para aplicações de baixa potência, uma abordagem comum é usar um transistor de junção bipolar (BJT) como deslocador de nível. O BJT pode amplificar a corrente do sinal de controle (normalmente de um microcontrolador ou circuito lógico) para acionar a porta do MOSFET. Esta configuração permite a comutação eficiente do MOSFET, garantindo que ele ligue e desligue totalmente com atraso mínimo.
Sim, um driver MOSFET pode ser usado para acionar um IGBT em muitos casos. Embora os IGBTs normalmente exijam tensões e correntes de acionamento de porta mais altas em comparação aos MOSFETs, muitos drivers MOSFET são projetados para atender a esses requisitos. É essencial selecionar um driver MOSFET que possa fornecer níveis de tensão e correntes de pico adequados para comutar o IGBT de forma eficiente e segura, levando em consideração as características de carga da porta do IGBT e os requisitos de velocidade de comutação.
Os IGBTs são preferidos aos MOSFETs em certas aplicações devido à sua capacidade de lidar com altas tensões de forma eficaz. Os IGBTs combinam as vantagens dos MOSFETs (alta impedância de entrada e comutação rápida) com as vantagens dos transistores bipolares (alta capacidade de corrente e baixa tensão de saturação). Isso torna os IGBTs adequados para aplicações que exigem comutação de alta tensão e alta corrente, como em eletrônica de potência, acionamentos de motores e sistemas de energia renovável. Sua capacidade de lidar com altas densidades de corrente e classificações de tensão os torna a escolha preferida em muitas aplicações industriais e automotivas onde a robustez e a confiabilidade são críticas.