Il pilotaggio di MOSFET o IGBT (transistor bipolari a gate isolato) high side in circuiti pratici richiede in genere tecniche specializzate per garantire il corretto funzionamento e l’efficienza. Un modo pratico per pilotare MOSFET o IGBT high side consiste nell’utilizzare un circuito gate driver isolato. Gli interruttori high side richiedono un gate driver in grado di fornire una tensione di gate superiore alla tensione di origine per accendere e spegnere completamente il transistor. I gate driver isolati utilizzano trasformatori o accoppiamenti capacitivi per isolare il segnale di controllo dal lato ad alta tensione, garantendo sicurezza e affidabilità nel circuito.
Per pilotare efficacemente un circuito MOSFET high side, il gate driver deve essere in grado di generare una tensione gate-source superiore alla tensione applicata al drain del MOSFET. Ciò comporta in genere l’utilizzo di un circuito di bootstrap o di un circuito integrato di gate driver high-side in grado di generare una tensione superiore alla tensione di alimentazione sfruttando l’accoppiamento capacitivo o una pompa di carica interna. Il gate driver assicura che il MOSFET si accenda e si spenga completamente per controllare il flusso di corrente attraverso il circuito.
Il pilotaggio di un transistor IGBT prevede principi simili al pilotaggio di un MOSFET high side ma richiede un gate driver in grado di fornire correnti di gate più elevate a causa della maggiore capacità di ingresso dell’IGBT e della carica di gate. Il gate driver deve essere in grado di fornire tensione e corrente sufficienti per accendere e spegnere rapidamente l’IGBT per controllare in modo efficace le applicazioni ad alta potenza. Anche la scelta corretta del resistore di gate e le considerazioni sul layout sono cruciali per ridurre al minimo le perdite di commutazione e garantire un funzionamento affidabile.
Nelle applicazioni ad alta tensione, la scelta tra MOSFET e IGBT dipende da requisiti specifici come velocità di commutazione, efficienza e capacità di gestione della tensione. I MOSFET sono generalmente preferiti per applicazioni a bassa tensione e frequenza più elevata grazie alle loro velocità di commutazione elevate e alle minori perdite di conduzione. Tuttavia, per le applicazioni ad alta tensione (tipicamente superiori a 600 V), gli IGBT sono spesso preferiti per la loro capacità di gestire tensioni e densità di corrente più elevate in modo più efficiente rispetto ai MOSFET.
Per pilotare un MOSFET con un transistor, soprattutto per applicazioni a bassa potenza, un approccio comune consiste nell’utilizzare un transistor a giunzione bipolare (BJT) come traslatore di livello. Il BJT può amplificare la corrente dal segnale di controllo (tipicamente da un microcontrollore o un circuito logico) per pilotare il gate del MOSFET. Questa configurazione consente una commutazione efficiente del MOSFET, garantendone l’accensione e lo spegnimento completi con un ritardo minimo.
Sì, in molti casi è possibile utilizzare un driver MOSFET per pilotare un IGBT. Sebbene gli IGBT richiedano in genere tensioni e correnti di comando del gate più elevate rispetto ai MOSFET, molti driver MOSFET sono progettati per soddisfare questi requisiti. È essenziale selezionare un driver MOSFET in grado di fornire livelli di tensione e correnti di picco adeguati per commutare l’IGBT in modo efficiente e sicuro, tenendo conto delle caratteristiche di carica del gate dell’IGBT e dei requisiti di velocità di commutazione.
Gli IGBT sono preferiti rispetto ai MOSFET in alcune applicazioni grazie alla loro capacità di gestire efficacemente le alte tensioni. Gli IGBT combinano i vantaggi dei MOSFET (elevata impedenza di ingresso e commutazione rapida) con i vantaggi dei transistor bipolari (elevata capacità di corrente e bassa tensione di saturazione). Ciò rende gli IGBT adatti per applicazioni che richiedono commutazione ad alta tensione e corrente elevata, come nell’elettronica di potenza, negli azionamenti di motori e nei sistemi di energia rinnovabile. La loro capacità di gestire densità di corrente e valori di tensione elevati li rende la scelta preferita in molte applicazioni industriali e automobilistiche in cui robustezza e affidabilità sono fondamentali.