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ゲートドライバ

MOSFETのゲートを駆動する回路
FETを駆動させてやるにはゲート-ソース間の電圧を変化させてやればよい.しかし,FETには寄生容量(コンデンサ成分)が存在するため電圧を変化させてもすぐにゲートの電圧は変化しない.
この容量を充放電するためにスイッチングの時だけ一時的にゲート電流が流れる.FETをONにするときは寄生容量を充電するために充電電流が流れ,OFFのにするときは放電するための放電電流が流れる.
このゲートの寄生容量をいかに早く充放電できるかが,FETのスイッチング速度,スイッチング損失を決定.
ゲート寄生容量をどれくらい早く充放電できるかはゲートに瞬間的にどれだけの電流を流せるかに依存.
PWMのように高速でFETをスイッチングさせてやろうと思うと,マイコンのピンから出せる程度の電流ではゲートに対しての電流が足ないので,ゲートドライバを使用する.すなわち,モータドライバのスイッチング速度はゲートドライバの性能により決定される.
アイソレータ
しかも直接マイコンからFETを駆動しようと思うと同じ回路上に接続する必要がある.すごく雑に言うとGNDが同じ.まあ大電力を扱う回路なのでノイズがたくさん出てくるのは承知.
マイコンからの入力信号を元にFETのゲート電位を操作するための電力を供給し,かつマイコンなどの制御回路とFET,負荷(モータ)などの大電力回路との絶縁という役割をゲートドライバは担うことが多い.(絶縁も行っている場合,アイソレータの役割も兼ねていることになる

スルーレート計算

駆動するMOSFETのトータルゲートチャージ(Qg)とゲートドライバの駆動電流から求められる.
MOSFETのVgsの電圧上昇は一定ではなく,ミラー効果によりQgdがたまる間はVgsは一定となり,その後再び上昇するような波形となる. ひとまずこのスルーレートの時間分は最低でもターンオン時間として見積もっておく.

消費電力

ゲートドライバに必要な電力は駆動するMOSFETのゲートチャージの大きさ、スイッチング周波数、印加するゲート電圧の積であらわされる。
なおこれは平均電料であるので、ゲートドライバに電圧を供給する電源はそこまで大きくなくても良い。TIのゲートドライバICも供給能は30mAほどの模様なのでそれくらいのオーダー感

$$ I_{\rm avg} = Q_g \times スイッチングするMOSFETの数 \times スイッチング周波数 $$

製品例

ブラシ付きDCモータ用に適しているゲートドライバ

TI

ブラシ付きDCモータ用ゲートドライバ
http://www.tij.co.jp/lsds/ti_ja/motor-drivers/brushed-dc-gate-drivers-products.page

ブラシレスDCモータ用のゲートドライバが1パッケージで機能がたくさん.種類にもよるが

とか

DRV8302

VESCに使われている. バックコンバータ,シャント抵抗用アンプ×2入り

http://www.tij.co.jp/product/jp/DRV8302

Allegro

Allegroのゲートドライバデータシートにソース/シンク電流が書いてないから設計の時に困る.
まぁ動けばいいでしょ(?)

A4957 (ディスコン)

フルブリッジMOSFETドライバ
ゲート用電源不要
4 mm × 4 mm × 0.75 mm QFN

ブートストラップコンデンサの容量が少ないとめっちゃ発熱してまともに動かないので注意!
→ うまく動かなくて発熱がひどかったらブートストラップコンデンサを増やしてみよう

http://www.allegromicro.com/ja-JP/Products/Motor-Driver-And-Interface-ICs/Brush-DC-Motor-Drivers/A4957.aspx

A4955

A4956

A3921

フルブリッジMOSFETドライバ
ゲート用電源不要
DC(100%Duty)出力可能
28-Pin TSSOP

http://www.allegromicro.com/ja-JP/Products/Motor-Driver-And-Interface-ICs/Brush-DC-Motor-Drivers/A3921.aspx

A3941

A3921とほぼ同じ,ロジック電圧が5Vしか対応していないので,3.3Vのマイコンから制御するのであればA3941を使う理由はないと思う.
車載想定?

Intersil

参考文献

IGBTゲート・ドライバの電源は最適化されていますか?
「ゲート駆動回路」 一覧
スマート・ゲートドライブについて