Qu’est-ce qu’un pilote de grille isolé ?
Un circuit d’attaque de grille isolé (en anglais : isolated gate driver) est un circuit électronique qui contrôle les éléments de commutation (MOSFET de puissance, IGBT, etc.). Ils sont utilisés dans les alimentations électriques et les régulateurs de commutation. Le côté haute tension qui commande les éléments de commutation est séparé du côté basse tension où le signal est envoyé par le système de contrôle.
Cela signifie que le système de contrôle peut être isolé électriquement de la section de conversion de puissance élevée. Cela améliore ainsi la sécurité du système d’alimentation.
Utilisations des pilotes de grille isolés
Dans les systèmes d’alimentation électrique qui gèrent de grandes quantités de puissance, des tensions élevées de plusieurs centaines de V peuvent être appliquées. Elles peuvent l’être à divers éléments de commutation et à d’autres composants de l’unité de conversion de puissance. Des courants importants de plusieurs dizaines d’A peuvent y circuler.
Ces hautes tensions ou ces courants importants peuvent s’engouffrer dans le système de contrôle et potentiellement le détruire. Notamment dans le cas improbable d’une défaillance du système d’alimentation ou d’un endommagement de certains composants. De plus, si le système est manipulé par l’utilisateur, il y a un risque d’électrocution.
Isoler le système de contrôle du convertisseur de puissance à l’aide d’un pilote de portail isolé est un moyen efficace de prévenir de tels incidents.
Principe des pilotes de grille isolés
Le pilote de grille joue le rôle d’interface lorsque le système de commande du côté basse tension pilote les éléments de commutation du côté haute tension.
Par exemple, lorsqu’on utilise un MOSFET de puissance comme dispositif de commutation, la tension appliquée à la grille par rapport à la source doit être suffisamment supérieure à la tension de seuil pour l’enclencher. Cette tension est généralement plus élevée que celle du système de contrôle. Il est également important d’accélérer le temps de charge et de décharge de la capacité de la grille afin de l’activer et de la désactiver à grande vitesse. Cela signifie que le circuit d’attaque de la porte fonctionne comme un changeur de niveau et comme un amplificateur.
Les pilotes de grille isolés séparent le côté basse tension du côté haute tension. Ainsi, chacun d’entre eux est alimenté par une alimentation différente lorsqu’il est utilisé. Les chemins du signal sont également séparés. De ce fait, des composants tels que des transformateurs et des photocoupleurs sont utilisés comme moyens de propagation du signal.
Selon le moyen d’isolation, les performances varient et doivent être sélectionnées en fonction de l’utilisation. À titre de performances, citons la tension de résistance aux transitoires en mode commun (CMTI) et la tension de résistance aux surtensions. Les performances en termes de temps de propagation du signal et de temps de montée/descente doivent également être prises en compte.