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接口,总线,驱动相关技术文章常见的MOSFET以及IGBT绝缘栅极隔离驱动技术解析

MOSFET以及IGBT绝缘栅双极性大功率管等器件的源极和栅极之间是绝缘的二氧化硅结构,直流电不能通过,因而低频的表态驱动功率接近于零。但是栅极和源极之间构成了一个栅极电容Cgs,因而在高频率的交替开通和需要关断时需要一定的动态驱动功率。小功率MOSFET的Cgs一般在10-100pF之内,对于大功率的绝缘栅功率器件,由于栅极电容Cgs较大。一般在1-100nF之间,因而需要较大的动态驱动功率。更由于漏极到栅极的密勒电容Cdg,栅极驱动功率往往是不可忽视的。

因IGBT具有电流拖尾效应,在关断时要求更好的抗干扰性,需要负压驱动。MOSFET速度比较快,关断时可以没有负压,但在干扰较重时,负压关断对于提高可靠性有很大好处。

常见的MOSFET以及IGBT绝缘栅极隔离驱动技术解析

隔离驱动技术情况

为可靠驱动绝缘栅器件,目前已有很多成熟电路。当驱动信号与功率器件不需要隔离时,驱动电路的设计是比较简单的,目前也有了许多优秀的驱动集成电路。

1、光电耦合器隔离的驱动器

光电耦合器的优点是体积小巧,缺点是:A、反应较慢,因而具有较大的延迟时间(高速型光耦一般也大于300ns);B、光电耦合器的输出级需要隔离的辅助电源供电。

2、无源变压器驱动

用脉冲变压器隔离驱动绝缘栅功率器件有三种方法:无源、有源和自给电源驱动。无源方法就是用变压器次级的输出直流驱动绝缘栅器件,这种方法很简单也不需要单独的驱动电源。缺点是输出波型失真较大,因为绝缘栅功率器件的栅源电容Cgs一般较大。减小失真的办法是将初级的输入信号改为具有一定功率的大信号,相应脉冲变压器也应取较大体积,但在大功率下,一般仍不令人满意。另一缺点是当占空比变化较大时,输出驱动脉冲的正负幅值变化太大,可能导致工作不正常,因此只适用于占空比变化不大的场合。

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