栅极驱动器

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<strong>作者：Maurice Moroney 市场经理 ADI公司</strong>

基于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等材料的新型功率开关技术的出现促使性能大幅提升，超越了基于MOSFET和IGBT技术的传统系统。更高的开关频率将减小元件尺寸，从而减小成本、系统尺寸和重量；这些是汽车和能源等市场中的主要优势。新型功率开关还将促使其控制元件发生变化，其中包括栅极驱动器。本文将探讨GaN和SiC开关与IGBT/MOSFET的一些主要差异，以及栅极驱动器将如何为这些差异提供支持。多年来，功率输出系统的功率开关技术选择一直非常简单。在低电压水平(通常为600 V以下)，通常会选择MOSFET；在高电压水平，通常会更多地选择IGBT。随着氮化镓和碳化硅形式的新型功率开关技术的出现，这种情况正面临威胁。

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<strong>概述</strong>

ADuM4135是一款单通道栅极驱动器，专门针对驱动绝缘栅双极性晶体管(IGBT)进行了优化。ADI公司的iCoupler®技术在输入信号与输出栅极驱动器之间实现隔离。

ADuM4135提供米勒箝位，以便栅极电压低于2 V时实现稳健的IGBT单轨电源关断。输出侧可以由单电源或双电源供电，是否使能米勒箝位功能也可以进行配置。

ADI公司芯片级变压器还提供芯片高压侧与低压侧之间的控制信息隔离通信。芯片状态信息可从专用的管脚读取。当器件副边出现故障时，可以在原边对复位操作进行控制。去饱和检测电路集成在ADuM4135上，提供高压下IGBT的短路工作保护。去饱和保护包含降低噪声干扰的功能，比如在开关动作之后提供300 ns的屏蔽时间，用来屏蔽初始导通时产生的电压尖峰。内部500 µA电流源有助于降低整体器件数量，但如需提高抗噪水平，内部消隐开关也支持使用外部电流源。

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<strong>Maurice Moroney 市场经理 ADI公司</strong>

基于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等材料的新型功率开关技术的出现促使性能大幅提升，超越了基于MOSFET和IGBT技术的传统系统。更高的开关频率将减小元件尺寸，从而减小成本、系统尺寸和重量；这些是汽车和能源等市场中的主要优势。新型功率开关还将促使其控制元件发生变化，其中包括栅极驱动器。本文将探讨GaN和SiC开关与IGBT/MOSFET的一些主要差异，以及栅极驱动器将如何为这些差异提供支持。多年来，功率输出系统的功率开关技术选择一直非常简单。在低电压水平(通常为600 V以下)，通常会选择MOSFET；在高电压水平，通常会更多地选择IGBT。随着氮化镓和碳化硅形式的新型功率开关技术的出现，这种情况正面临威胁。

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<strong>Brian Kennedy</strong>

许多应用都采用隔离式半桥栅极驱动器来控制大量功率，从要求高功率密度和效率的隔离式DC-DC电源模块，到高隔离电压和长期可靠性至关重要的太阳能逆变器等等，不一而足。本文将详细阐述这些设计理念，以展现采用小型封装的隔离式半桥栅极驱动器IC在造就高性能方面的卓越能力。

采用光耦合器隔离的基本半桥驱动器（如图1所示）以极性相反的信号来驱动高端和低端N沟道MOSFET（或IGBT）的栅极，由此来控制输出功率。驱动器必须具备低输出阻抗以减少传导损耗，同时还须具有快速开关能力以减少开关损耗。出于精度和效率的考虑，高端和低端驱动器需要具备高度匹配的时序特性，以便减少在半桥的第一个开关关闭，第二个开关开启前的停滞时间。

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<strong>作者：Ryan Schnell，ADI公司应用工程师</strong>

为半桥配置的高端栅极供电起初似乎是一项棘手的任务，因为大部分系统都有较高的电平转换和驱动强度要求。本文论述让设计人员能够实现这一目标的可行解决方案。

<strong>简介</strong>

半桥拓扑广泛用于电源转换器和电机驱动器中。这在很大程度上是因为半桥可通过总线电压，为脉宽调制(PWM)信号提供高效同步控制。然而，在控制器和功率器件之间通常需要使用栅极驱动器，以获得更短的开关时间并出于安全性和/或功能性目的提供隔离。对于总线电压高于功率开关的栅极到源极电压最大限值的系统，必须采用不同于系统总线的电压驱动栅极。