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Usando o Gate Driver UCC21225A – Texas Instruments (ART3888)

Projetos de automação, mecatrônica, IoT exigem uma etapa de interfaceamento de potencia com cargas como motores, solenoides, etc. Para esta finalidade, o projetista deve contar com circuitos que envolvem o uso de IGBTs, MOSFETs de potência ou mesmo transistores bipolares e, evidentemente um circuito integrado apropriado que trabalhe com os sinais das fontes digitais utilizadas.

Estas fontes, normalmente microcontroladores, geram os sinais PWM de controle, parada, inversão e tudo mais que se necessita para o controle final do motor ou outra carga.

O circuito integrado UCC21225A consiste justamente num gate-driver que pode fornecer 4 A de corrente de pico ou drenar 4 A de corrente de pico num invólucro de apenas 5 mm x 5 mm.

Este circuito integrado pode excitar MOSFETs, IGBTs, MOSFETs SIC com frequências até 5 MHz. Na figura 1 temos o diagrama de blocos funcionais deste circuito integrado.

 

Figura 1 – Diagrama de blocos
Figura 1 – Diagrama de blocos

 

O lado de entrada do circuito é isolado das etapas de saída por uma barreira de isolamento de 2,5 kVrms, apresentando ainda uma imunidade a transientes de 100 V/ns (CMTI).

O driver pode ser configurado como dois drivers do lado baixo (low-side), dois drivers do lado alto (high-side) ou dainda como um driver de meia ponte (half-bridge) com dead time (DT) programável.

Um pino de desabilitação desliga ambas as saídas simultaneamente quando levado ao nível alto e permite a operação noral quando deixado aberto ou aterrado.

O dispositivo pode aceitar tensões de alimentação (Vdd) até 25 V e a faixa de tensões de entrada de 3 V a 18 V torna-o compatível com o interfaceamento tanto de controladores digitais como analógicos.

Uma proteção contra subtensão (ULVO) está disponível nos pinos de alimentação.

Outras características importantes:

- Invólucro LGA-13

- Entradas compatíveis TTL e CMOS

- Rejeita impulsos de entrada e ruído com duração menor que 5 ns

Mais informações podem ser obtidas no datasheet em: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc21225a.pdf

Na figura 2 temos o invólucro deste componente (veja funções dos pinos no datasheet).

 

   Figura 2 – Invólucro
Figura 2 – Invólucro

 

Um diagrama de blocos funcionais é mostrado na figura 3.

 

Figura 3 – Blocos funcionais
Figura 3 – Blocos funcionais

 

Na figura 4 temos um diagrama de aplicação. Trata-se de um driver de meia ponte para MNOSFETs de potência controlado por um microcontrolador.

 

Figura 4 – Circuito de aplicação
Figura 4 – Circuito de aplicação

 

Esta topologia pode ser usada em aplicações como drivers de motores sincronizado-buck, sincron izado-boost, meia ponte ou ponte completa e aplicações com motores trifásicos.

Este circuito opera com Vcc de 5 V, Vdd de 12 V e uma frequência de comutação de 200 kHz. A amplitude do sinal de entrada é de 3,3 V o que está de acordo com microcontroladores comuns.

No datasheet da Texas Instruments o leitor encontrará todos os procedimentos para calcular os componentes utilizados de acordo com as exigências do projeto.

E, além desse circuito básica, diversas configurações adicionais podem ser encontradas no amplo documento de 47 páginas .

 

 

 

 

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