Het aansturen van MOSFET’s of IGBT’s (Insulated Gate Bipolar Transistors) in praktische circuits vereist doorgaans gespecialiseerde technieken om een goede werking en efficiëntie te garanderen. Een praktische manier om MOSFET’s of IGBT’s met hoge zijde aan te sturen, is door een geïsoleerd poortstuurcircuit te gebruiken. Hoge-zijschakelaars vereisen een gate-driver die een gate-spanning kan leveren die hoger is dan de source-spanning om de transistor volledig aan en uit te zetten. Geïsoleerde poortdrivers gebruiken transformatoren of capacitieve koppeling om het stuursignaal van de hoogspanningszijde te isoleren, waardoor de veiligheid en betrouwbaarheid in het circuit wordt gegarandeerd.
Om een MOSFET-circuit met hoge zijde effectief aan te sturen, moet de gate-driver een gate-to-source-spanning kunnen genereren die hoger is dan de spanning die wordt aangelegd aan de drain van de MOSFET. Hierbij wordt doorgaans gebruik gemaakt van een bootstrap-circuit of een high-side gate-driver-IC die een spanning kan genereren die hoger is dan de voedingsspanning door gebruik te maken van capacitieve koppeling of een interne ladingspomp. De gate driver zorgt ervoor dat de MOSFET volledig aan en uit schakelt om de stroom door het circuit te regelen.
Het aandrijven van een IGBT-transistor omvat soortgelijke principes als het aansturen van een MOSFET aan de hoge kant, maar vereist een poortaansturing die hogere poortstromen kan leveren vanwege de hogere ingangscapaciteit en poortlading van de IGBT. De gate driver moet in staat zijn voldoende spanning en stroom te leveren om de IGBT snel aan en uit te zetten en toepassingen met hoog vermogen effectief te kunnen besturen. Een goede selectie van de poortweerstand en overwegingen bij de lay-out zijn ook van cruciaal belang om schakelverliezen te minimaliseren en een betrouwbare werking te garanderen.
Bij hoogspanningstoepassingen hangt de keuze tussen MOSFET’s en IGBT’s af van specifieke vereisten zoals schakelsnelheid, efficiëntie en spanningsverwerkingsmogelijkheden. MOSFET’s hebben doorgaans de voorkeur voor toepassingen met lagere spanning en hogere frequentie vanwege hun hoge schakelsnelheden en lagere geleidingsverliezen. Voor hoogspanningstoepassingen (doorgaans boven 600 V) wordt echter vaak de voorkeur gegeven aan IGBT’s vanwege hun vermogen om hogere spanningen en hogere stroomdichtheden efficiënter te verwerken dan MOSFET’s.
Om een MOSFET met een transistor aan te sturen, vooral voor toepassingen met laag vermogen, is een gebruikelijke aanpak het gebruik van een bipolaire junctie-transistor (BJT) als niveauverschuiver. De BJT kan de stroom van het stuursignaal (meestal van een microcontroller of logisch circuit) versterken om de poort van de MOSFET aan te sturen. Deze configuratie maakt efficiënt schakelen van de MOSFET mogelijk, waardoor deze met minimale vertraging volledig wordt in- en uitgeschakeld.
Ja, in veel gevallen kan een MOSFET-driver worden gebruikt om een IGBT aan te sturen. Hoewel IGBT’s doorgaans hogere poortaandrijfspanningen en -stromen vereisen in vergelijking met MOSFET’s, zijn veel MOSFET-drivers ontworpen om aan deze vereisten te voldoen. Het is essentieel om een MOSFET-driver te selecteren die voldoende spanningsniveaus en piekstromen kan leveren om de IGBT efficiënt en veilig te schakelen, rekening houdend met de poortlaadkarakteristieken van de IGBT en de schakelsnelheidsvereisten.
IGBT’s hebben in bepaalde toepassingen de voorkeur boven MOSFET’s vanwege hun vermogen om effectief met hoge spanningen om te gaan. IGBT’s combineren de voordelen van MOSFET’s (hoge ingangsimpedantie en snel schakelen) met de voordelen van bipolaire transistors (hoge stroomcapaciteit en lage verzadigingsspanning). Dit maakt IGBT’s geschikt voor toepassingen die schakelen tussen hoge spanning en hoge stroom vereisen, zoals in vermogenselektronica, motoraandrijvingen en systemen voor hernieuwbare energie. Hun vermogen om hoge stroomdichtheden en spanningswaarden aan te kunnen, maakt ze tot een voorkeurskeuze in veel industriële en automobieltoepassingen waar robuustheid en betrouwbaarheid van cruciaal belang zijn.