Intelligente Gate Treiber

  Diskreter Gatetreiber RWTH IAS
 

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Optimieren der Schaltereignisse durch gezielte Beeinflussung des Lade- und Entladevorganges von elektronischen Leistungs-Schaltern.

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Eva Schulte Bocholt

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Intelligente Gatetreiber

Gattreiber Konzept RWTH IAS

Zur Ansteuerung von Leistungsschaltern wie MOSFETs oder IGBTs, zum Beispiel im Bereich Automotive, sind Gatetreiber notwendig. Durch die steilen Schaltflanken werden unerwünschte eletromagnetische Aussendungen (EMI) und Ringing auf den geschalteten Knoten verursacht. Um diese Probleme zu reduzieren und die Schalteffizienz zu erhöhen, wird am IAS an intelligenten Gatetreibern geforscht. Diese verringern, zum Beispiel durch Techniken wie Gateshaping, die beschriebenen Probleme. Die monolithische Integration der Gatetreiber bietet hierbei eine deutlich bessere Zeitauflösung als dies mit diskreten Topologien möglich ist. Dies ermöglicht zudem auch die Übertragung auf neueste Technologien der Leistungsschalter - zum Beispiel SiC MOSFETs.

Beim Gateshaping wird der Lade- und Entladevorgang des Gates beeinflusst. Dadurch können die Schaltvorgänge der Leistungsschalter zu einem als besonders geeignet befundenen Zeitpunktes innerhalb der Schaltflanke gezielt verlangsamt werden, um einem ideal gewünschten Schaltvorgang möglichst nahe zu kommen. So kann zum Beispiel eine Veränderung des Ladestromes während des Millerplateaus zu Verbesserungen der EMI oder zu einem schnelleren und somit energieeffizienteren Schaltvorgang bei gleichbleibender EMI führen. Zusätzlich ist es möglich Mechanismen zum Schutz des Leistungsschalters, zum Beispiel vor einem Kurzschluss, zu implementieren, ohne die Gesamtabmessungen oder die Anzahl an Komponenten maßgeblich zu erhöhen.