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式(shi)柵驅(qu)動器(qi)的重(zhong)要(yao)特(te)

更(geng)新時(shi)間(jian)：2019-10-26 點擊(ji)次(ci)數：2050次

式(shi)柵驅(qu)動器(qi)的重(zhong)要(yao)特(te)

作(zuo)者(zhe)：Thomas Brand，ADI公(gong)司(si)現(xian)場(chang)應用(yong)工程(cheng)師(shi)

在功率電子（例如(ru)驅(qu)動）中(zhong)，IGBT經常(chang)用(yong)作電壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)開(kai)關(guan)。這些功(gong)率(lv)晶(jing)體管(guan)由電(dian)壓(ya)，其(qi)主要(yao)損(sun)耗(hao)產(chan)生於(yu)開關期(qi)間(jian)。為了(le)大程(cheng)度(du)減小(xiao)開(kai)關損(sun)耗(hao)，要(yao)求(qiu)具(ju)備(bei)較短(duan)的(de)開關時(shi)間(jian)。然而(er)，開(kai)關同(tong)時(shi)隱(yin)含(han)著壓(ya)瞬(shun)變的(de)危(wei)險，這可(ke)能會(hui)影(ying)響(xiang)甚至損(sun)壞(huai)處理器(qi)邏(luo)輯(ji)。因(yin)此(ci)，為IGBT提(ti)供(gong)合適(shi)柵信號的柵驅(qu)動器(qi)，還執(zhi)行提供(gong)短(duan)路(lu)保護(hu)並影(ying)響(xiang)開(kai)關(guan)速度(du)的功(gong)能(neng)。然(ran)而，在選(xuan)擇(ze)柵驅(qu)動器(qi)時(shi)，某(mou)些特至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。

圖(tu)1.式(shi)柵驅(qu)動器(qi)ADuM4135的簡化(hua)原(yuan)理圖(tu)。

電(dian)流(liu)驅(qu)動能力

在(zai)開關期(qi)間(jian)，晶體管(guan)會(hui)處於(yu)同(tong)時(shi)施加(jia)了電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)的(de)狀(zhuang)態。根據歐姆定(ding)律(lv)，這(zhe)將導致的(de)損(sun)耗(hao)，具(ju)體取決於這些狀(zhuang)態(tai)的(de)持續時(shi)間(jian)（參見圖(tu)2）。目(mu)標(biao)是要(yao)大程(cheng)度(du)地(di)減小(xiao)這(zhe)些時(shi)間(jian)段。此(ci)處的(de)主要(yao)影(ying)響(xiang)因(yin)素是晶體管(guan)的柵電容(rong)，為(wei)實(shi)現(xian)開(kai)關必須(xu)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)充(chong)電/放電。較(jiao)的瞬態電流會(hui)加(jia)速此(ci)過程(cheng)。

圖(tu)2.晶(jing)體管(guan)各(ge)個(ge)損(sun)耗(hao)分量(liang)的簡(jian)化(hua)表(biao)示。

因(yin)此(ci)，能夠(gou)在長(chang)時(shi)間(jian)內提(ti)供(gong)柵電流的驅(qu)動器(qi)對(dui)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)能(neng)起到(dao)積作(zuo)用(yong)。例如(ru)，ADI公(gong)司(si)的(de)ADuM4135可(ke)以提供(gong)4 A的電(dian)流(liu)。根據IGBT的不同(tong)，這可(ke)能會(hui)使(shi)開關(guan)時(shi)間(jian)處於(yu)很小(xiao)的(de)幾ns範圍(wei)內(nei)。

時(shi)序

開關(guan)時(shi)間(jian)小化(hua)的(de)決定(ding)因(yin)素是輸出(chu)上升(sheng)時(shi)間(jian)(tR)、下降時(shi)間(jian)(tF)和傳(chuan)播(bo)延(yan)遲(tD)。傳(chuan)播(bo)延(yan)遲定(ding)義(yi)為(wei)輸(shu)入(ru)沿(yan)到(dao)達(da)輸出(chu)所需(xu)的(de)時(shi)間(jian)，並取(qu)決於驅(qu)動器(qi)輸出(chu)電流(liu)和(he)輸出(chu)負(fu)載。傳(chuan)播(bo)延(yan)遲通(tong)常(chang)伴(ban)隨(sui)脈沖寬(kuan)度失真(zhen)(PWD)，其(qi)為上升(sheng)沿(yan)時(shi)延(yan)和下降沿(yan)時(shi)延(yan)之間(jian)的差(cha)值。：

因(yin)為驅(qu)動器(qi)通(tong)常(chang)具(ju)有(you)多個(ge)輸出(chu)通(tong)道，盡管(guan)采用(yong)相(xiang)同(tong)的輸(shu)入(ru)驅(qu)動，但仍會(hui)具(ju)有(you)不同(tong)的響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)，因(yin)此(ci)會(hui)產(chan)生小的附(fu)加(jia)偏置(zhi)，即(ji)傳(chuan)播(bo)延(yan)遲偏斜(xie)(tSKEW)。

圖(tu)3.具(ju)有(you)多個(ge)輸出(chu)的柵驅(qu)動器(qi)的時(shi)序行為(wei)。

圖(tu)4.具(ju)有(you)多個(ge)輸出(chu)的柵驅(qu)動器(qi)的簡單(dan)原(yuan)理圖(tu)。

耐受(shou)電壓(ya)

在(zai)電(dian)力電(dian)子中(zhong)，出(chu)於功(gong)能(neng)和考慮(lv)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)。由於(yu)采(cai)用(yong)了柵驅(qu)動器(qi)（例如(ru)在(zai)驅(qu)動中(zhong)采用(yong)半橋拓(tuo)撲(pu)形(xing)式），因(yin)此(ci)會(hui)與(yu)總線電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)接(jie)觸(chu)，不可(ke)避免(mian)。功能方面的原因(yin)是功率的驅(qu)動通(tong)常(chang)發(fa)生在(zai)低(di)壓(ya)電(dian)路(lu)中(zhong)，因(yin)此(ci)無法(fa)驅(qu)動半橋(qiao)拓(tuo)撲(pu)的(de)開(kai)關(guan)，因(yin)為低(di)端(duan)開(kai)關(guan)同(tong)時(shi)打(da)開時(shi)，它(ta)的(de)電位較(jiao)。同(tong)時(shi)，在(zai)發(fa)生故(gu)障(zhang)時(shi)壓(ya)部分與(yu)電路的(de)可(ke)靠，從而可(ke)以進行(xing)人(ren)為接(jie)觸。式柵驅(qu)動器(qi)的介(jie)電強度通(tong)常(chang)為(wei)5kV(rms)/min 或(huo)。

抗擾(rao)度(du)

惡劣(lie)的工業環(huan)境(jing)要(yao)求(qiu)應用(yong)對(dui)幹(gan)擾(rao)源(yuan)具(ju)有(you)佳抗擾(rao)度(du)或。例(li)如(ru)，RF噪(zao)聲(sheng)、共(gong)模瞬變和(he)幹(gan)擾(rao)磁(ci)場是關鍵因(yin)素，因(yin)為它(ta)們(men)可(ke)以耦合到(dao)柵驅(qu)動器(qi)中(zhong)，並且(qie)會(hui)激勵功(gong)率，使(shi)其在(zai)不希望(wang)的(de)時(shi)間(jian)內進(jin)行(xing)開關。式(shi)柵驅(qu)動器(qi)的共模(mo)瞬(shun)變抗(kang)擾(rao)度(du)(CMTI)定(ding)義(yi)了(le)抑(yi)制輸(shu)入和輸出(chu)之間(jian)共模(mo)瞬(shun)變的(de)能(neng)力。例(li)如(ru)，ADuM4121具(ju)有(you)的大於150 kV/μs的(de)規(gui)格值。

本(ben)文提(ti)到(dao)的參數柵驅(qu)動器(qi)規(gui)格的部分，並不完整(zheng)列表(biao)。其他決定(ding)因(yin)素包(bao)括(kuo)工(gong)作(zuo)電壓(ya)、電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)、溫(wen)度(du)範圍(wei)以及附(fu)加(jia)集(ji)成(cheng)功能（如(ru)米(mi)勒(le)箝(qian)位和(he)去(qu)飽和保護(hu)）。因(yin)此(ci)，可(ke)根據應用(yong)需求(qiu)選(xuan)擇(ze)大量(liang)不同(tong)的柵驅(qu)動器(qi)。

作者(zhe)簡(jian)介(jie)

Thomas Brand於2015年(nian)10月(yue)加(jia)入德(de)國(guo)慕尼黑(hei)的(de)ADI公司(si)，當時(shi)他(ta)還在(zai)攻讀(du)碩士(shi)。2016年(nian)5月(yue)至(zhi)2017年(nian)1月(yue)，他(ta)參加(jia)了ADI公(gong)司(si)的(de)現(xian)場(chang)應用(yong)工程(cheng)師(shi)培(pei)訓生計(ji)劃(hua)。2017年(nian)2月(yue)，他(ta)開(kai)始(shi)擔任(ren)現(xian)場(chang)應用(yong)工程(cheng)師(shi)職位，主要(yao)負(fu)責(ze)工業大客(ke)戶。此(ci)外，他還專(zhuan)註(zhu)於(yu)研(yan)究(jiu)工(gong)業以太網，並為(wei)中(zhong)歐的(de)相(xiang)關(guan)事務(wu)提供(gong)支持(chi)。

他(ta)畢業於(yu)德(de)國(guo)莫斯巴(ba)赫(he)的(de)聯合(he)教育大學電(dian)氣工程(cheng)，之後(hou)在德(de)國(guo)康斯坦(tan)茨應用(yong)科學大學獲(huo)得銷(xiao)售(shou)碩(shuo)士(shi)學(xue)位。

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