式柵驅動器的重要特

作者：Thomas Brand，ADI公司現場應用工程師

在功率電子（例如驅動）中，IGBT經常用作電壓和電流開關。這些功率晶體管由電壓，其主要損耗產生于開關期間。為了大程度減小開關損耗，要求具備較短的開關時間。然而，開關同時隱含著壓瞬變的危險，這可能會影響甚至損壞處理器邏輯。因此，為IGBT提供合適柵信號的柵驅動器，還執行提供短路保護并影響開關速度的功能。然而，在選擇柵驅動器時，某些特至關重要。

圖1.式柵驅動器ADuM4135的簡化原理圖。

電流驅動能力

在開關期間，晶體管會處于同時施加了電壓和電流的狀態。根據歐姆定律，這將導致的損耗，具體取決于這些狀態的持續時間（參見圖2）。目標是要大程度地減小這些時間段。此處的主要影響因素是晶體管的柵電容，為實現開關必須對其進行充電/放電。較的瞬態電流會加速此過程。

圖2.晶體管各個損耗分量的簡化表示。

因此，能夠在長時間內提供柵電流的驅動器對開關損耗能起到積作用。例如，ADI公司的ADuM4135可以提供4 A的電流。根據IGBT的不同，這可能會使開關時間處于很小的幾ns范圍內。

時序

開關時間小化的決定因素是輸出上升時間(tR)、下降時間(tF)和傳播延遲(tD)。傳播延遲定義為輸入沿到達輸出所需的時間，并取決于驅動器輸出電流和輸出負載。傳播延遲通常伴隨脈沖寬度失真(PWD)，其為上升沿時延和下降沿時延之間的差值。：

因為驅動器通常具有多個輸出通道，盡管采用相同的輸入驅動，但仍會具有不同的響應時間，因此會產生小的附加偏置，即傳播延遲偏斜(tSKEW)。

圖3.具有多個輸出的柵驅動器的時序行為。

圖4.具有多個輸出的柵驅動器的簡單原理圖。

耐受電壓

在電力電子中，出于功能和考慮需要進行。由于采用了柵驅動器（例如在驅動中采用半橋拓撲形式），因此會與總線電壓和電流接觸，不可避免。功能方面的原因是功率的驅動通常發生在低壓電路中，因此無法驅動半橋拓撲的開關，因為低端開關同時打開時，它的電位較。同時，在發生故障時壓部分與電路的可靠，從而可以進行人為接觸。式柵驅動器的介電強度通常為5kV(rms)/min 或。

抗擾度

惡劣的工業環境要求應用對干擾源具有佳抗擾度或。例如，RF噪聲、共模瞬變和干擾磁場是關鍵因素，因為它們可以耦合到柵驅動器中，并且會激勵功率，使其在不希望的時間內進行開關。式柵驅動器的共模瞬變抗擾度(CMTI)定義了抑制輸入和輸出之間共模瞬變的能力。例如，ADuM4121具有的大于150 kV/μs的規格值。

本文提到的參數柵驅動器規格的部分，并不完整列表。其他決定因素包括工作電壓、電源電壓、溫度范圍以及附加集成功能（如米勒箝位和去飽和保護）。因此，可根據應用需求選擇大量不同的柵驅動器。

作者簡介

Thomas Brand于2015年10月加入德國慕尼黑的ADI公司，當時他還在攻讀碩士。2016年5月至2017年1月，他參加了ADI公司的現場應用工程師培訓生計劃。2017年2月，他開始擔任現場應用工程師職位，主要負責工業大客戶。此外，他還專注于研究工業以太網，并為中歐的相關事務提供支持。

他畢業于德國莫斯巴赫的聯合教育大學電氣工程，之后在德國康斯坦茨應用科學大學獲得銷售碩士學位。

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