在電力電子領(lǐng)域，例如在驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，IGBT經(jīng)常用于高電壓和高電流開關(guān)。這些功率晶體管是電壓控制的，在開關(guān)過程中產(chǎn)生其主要損耗。為了最大限度地降低開關(guān)損耗，希望開關(guān)時(shí)間短。然而，快速開關(guān)同時(shí)隱藏了高壓瞬變的危險(xiǎn)，這可能會(huì)影響甚至損壞處理器邏輯。因此，為IGBT提供適當(dāng)柵極信號(hào)的柵極驅(qū)動(dòng)器具有提供短路保護(hù)的功能并影響開關(guān)速度。然而，在選擇柵極驅(qū)動(dòng)器時(shí)，某些特性至關(guān)重要。

圖1.隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器ADuM4135的簡(jiǎn)單原理圖

電流驅(qū)動(dòng)能力

在開關(guān)過程中，晶體管短暫處于同時(shí)施加高電壓和高電流的狀態(tài)。根據(jù)歐姆定律，這會(huì)導(dǎo)致某些損失，這取決于這些狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間（見圖2）。目標(biāo)是最小化這些時(shí)間段。這里的主要影響是晶體管的柵極電容，必須對(duì)其進(jìn)行充電/放電才能進(jìn)行開關(guān)。較高的瞬態(tài)電流會(huì)加速這一過程。

圖2.晶體管各個(gè)損耗分量的簡(jiǎn)化表示。

因此，能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)提供更高柵極電流的驅(qū)動(dòng)器對(duì)開關(guān)損耗具有有利影響。例如，ADI公司的ADuM4135可以提供高達(dá)4 A的電流。

定時(shí)

最小化開關(guān)時(shí)間的決定性因素是輸出上升時(shí)間（tR）、下降時(shí)間 （tF）和傳播延遲（tD).傳播延遲定義為輸入邊沿到達(dá)輸出所需的時(shí)間，取決于驅(qū)動(dòng)器輸出電流和輸出負(fù)載。傳播延遲通常在上升沿和下降沿之間的差異很小的情況下，從而產(chǎn)生一定的脈沖寬度失真（PWD）：

由于驅(qū)動(dòng)器通常具有多個(gè)輸出通道，盡管由相同的輸入驅(qū)動(dòng)，但這些通道具有不同的響應(yīng)時(shí)間，因此偏移量很小，因此傳播延遲偏斜（t扭曲），是屈服的。

圖3.具有多個(gè)輸出的柵極驅(qū)動(dòng)器的時(shí)序行為。

圖4.具有多個(gè)輸出的柵極驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)單原理圖。

絕緣耐壓

在電力電子中，出于功能和安全原因都需要絕緣。例如，由于柵極驅(qū)動(dòng)器以驅(qū)動(dòng)技術(shù)中的半橋拓?fù)湫问绞褂茫虼伺c高總線電壓和電流接觸，因此絕緣是不可避免的。功能原因是功率級(jí)的致動(dòng)通常發(fā)生在低壓電路中，因此由于同時(shí)打開低邊開關(guān)的電位較高，因此無法致動(dòng)半橋的高邊開關(guān)。同時(shí)，絕緣表示在發(fā)生故障時(shí)高壓部分與控制電路的可靠隔離，因此可以進(jìn)行人為接觸。絕緣柵極驅(qū)動(dòng)器通常表現(xiàn)出5 kV （rms）/min或更高的介電強(qiáng)度。

免疫

惡劣的工業(yè)環(huán)境要求應(yīng)用對(duì)干擾源具有最佳的抗擾度或抗干擾性。例如，RF噪聲、共模瞬變和磁干擾場(chǎng)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兛梢?a href="http://www.nxhydt.com/tags/耦合/" target="_blank">耦合到柵極驅(qū)動(dòng)器中，并可能激勵(lì)功率級(jí)，使其在不需要的時(shí)間切換。對(duì)于絕緣柵極驅(qū)動(dòng)器，共模瞬變抗擾度（CMTI）定義了抑制輸入和輸出之間的共模瞬變的能力。例如，ADuM4121具有>150 kV/μs的出色值。

所尋址的參數(shù)僅代表柵極驅(qū)動(dòng)器規(guī)格的一部分，并不代表完整列表。其他決定性因素包括工作電壓、電源電壓、溫度范圍以及額外的集成功能，如米勒箝位和去飽和保護(hù)。因此，可以根據(jù)應(yīng)用的要求選擇大量不同的柵極驅(qū)動(dòng)器。

審核編輯：郭婷