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RÉSUMÉ
Cet article présente les circuits de commande des transistors à grille isolée MOSFET et IGBT. Il donne des éléments de dimensionnement et de protection contre les court-circuits. Puis il fournit des exemples de circuit de commande pour transistor low side sans isolation et pour transistor high side. Enfin les principes de commande des transistors IGBT de très fortes puissances sont présentés, avec des exemples concrets d'application.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Stéphane LEFEBVRE : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’École normale supérieure de Cachan - Maître de conférences au Conservatoire national des arts et métiers
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Bernard MULTON : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’université de Paris 6 - Professeur des Universités à l’École normale supérieure de Cachan – Antenne de Bretagne
INTRODUCTION
Les contextes et les principes de la commande des composants MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect) et IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ont fait l’objet des articles et .
Dans cet article sont développés les circuits de commande des transistors à grille isolée MOSFET et IGBT. Des exemples de circuit de commande pour transistor low side sans isolation et pour transistor high side sont donnés.
Les circuits de commande pour composants bipolaires de puissance sont étudiés en .
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3. Transistors low side
Par low side, on qualifie les transistors dont l’électrode de source pour les MOSFET ou d’émetteur pour les IGBT est placée au même potentiel que celui de référence du circuit de commande.
3.1 Principe
La figure 9 montre un circuit de commande unipolaire élémentaire, constitué d’un push-pull à deux transistors MOSFET de signal complémentaire (inverseur) et un circuit de commande bipolaire dont l’étage de sortie est constitué d’un push-pull à deux transistors bipolaires NPN et PNP.
Sur le premier circuit ont été indiquées les résistances R Gon et R Goff permettant de contrôler séparément les vitesses de mise en conduction et de blocage.
Le transistor MOSFET TC assure le décalage du niveau des tensions de commande et permet de commander le transistor T P entre ± V CC ici. À noter que la polarisation négative de grille (habituellement choisie entre − 5 et − 15 V pour les transistors à commande standard) améliore considérablement l’immunité du circuit de commande aux perturbations. Elle est indispensable pour les transistors utilisés dans les bras de pont à cause des d V/dt très élevés que subissent les transistors, mais est également fortement conseillée dans toutes les autres applications.
HAUT DE PAGE3.2 Circuits intégrés de commande
De nombreux circuits intégrés de commande sont également disponibles, ils comprennent tous un étage de sortie se comportant comme une interface de puissance à transistors bipolaires ou à transistors MOSFET capables de délivrer ou de laisser transiter les pics de courant nécessaires à la charge et à la décharge de la grille lors des commutations.
L’entrée est généralement compatible avec des circuits logiques. Certains circuits intègrent également la fonction de protection contre les régimes de court-circuit (généralement, il faut associer à ces circuits une diode haute tension pour la détection de la désaturation, mais parfois elle est déjà intégrée dans le circuit de commande qui se trouve alors spécifié...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - International Rectifier - Gate drive characteristics and requirements for HEXFETs - . Note d’application, AN-937.
-
(2) - International Rectifier - Use gate charge to design the gate drive circuit for power mosfets and IGBT - . Note d’application AN-944.
-
(3) - RÜEDI (H.) - Intelligent interfaces between power and control : gate drivers for IGBT - . Application note, Infineon.
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(4) - RÜEDI (H.), KÖHLI (P.) - New drivers with active clamping for high power IGBT - PEE 2000.
-
(5) - RICHARDEAU (F.), BAUDESSON (P.), MEYNARD (T.), TURPIN (C.) - Fail-Safe capability of a high voltage inverter source - . The european physical journal applied physics, 15, pp. 189-198, 2001.
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(6) - * - IXYS, Isosmart, half bridge driver chipset, Datasheet IXYS.
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