一种常用IGBT及MOSFET器件隔离驱动的技术设计

发布时间：2015-04-10 阅读量：776 来源: 我爱方案网作者:

【导读】我爱方案网小编为大家介绍一种常用IGBT及MOSFET器件隔离驱动的技术设计，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。

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。

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。

3、有源变压器驱动

有源方法中的变压器只提供隔离的信号，在次级另有整形放大电路来驱动绝缘栅功率器件，当然驱动波形较好，但是需要另外提供单独的辅助电源供给放大器。而辅助电源如果处理不当，可能会引进寄生的干扰。

4、调制型自给电源的变压器隔离驱动器

采用自给电源技术，只用一个变压器，既省却了辅助电源，又能得到较快的速度，当然是不错的方法。目前自给电源的产生有调制和从分时两种方法。

调制技术是比较经典的方法，即对PWM驱动信号进行高频(几个MHZ以上)调制，并将调制信号加在隔离脉冲变压器初级，在次级通过直接整流得到自给电源，而原PWM调制信号则需经过解调取得，显然，这种方法并不简单。调制式的另一缺点是PWM的解调要增加信号的延时，调制方式适于传递较低频率的PWM信号。

5、分时型自给电源的变压器隔离驱动器

分时技术是一种较新的技术，其原理是，将信号和能量的传送采取分别进行的方法，即在变压器输入PWM信号的上升和下降沿传递信息，在输入信号的平顶阶段传递驱动所需要的能量。由于在PWM信号的上升和下降沿只传递信号，基本没有能量传输，因而输出的PWM脉冲的延时和畸变都很小，能获得陡峭的驱动输出脉冲。分时型自给电源驱动器的不足是用于低频时变压器的体积较大，此外由于自给能量的限制，驱动超过300A/1200V的IGBT比较困难。

相关文章

基于反激式拓扑在LED驱动电源电路图的设计方案

基于降压/升压式在LED恒流驱动电路图的设计方案

智能LCD驱动电路IP核的总体设计方案

相关资讯

全局快门VS超低功耗：无人机传感器选型指南

无人机技术正深度重构多行业作业模式。无论是精准农业的植株分析、工业设施的毫米级巡检，还是紧急物资的高效投送，其核心驱动力均来自高性能成像系统。作为行业方案引领者，安森美（onsemi）通过Hyperlux系列图像传感器与CQD SWIR技术，打造覆盖全域应用场景的无人机视觉解决方案。本文将从实际场景需求出发，解析关键器件的技术特性与选型逻辑。

射频半导体市场迎战略转折，三大新兴领域驱动千亿增长

全球射频半导体市场正经历结构性变革。据Yole Group最新报告，该市场规模将从2024年的513亿美元跃升至2030年的697亿美元，年复合增长率达5.2%。驱动这一增长的核心力量包括：5G技术全球渗透率突破45%、6G研发进入关键技术验证阶段、以及汽车雷达与国防电子系统的需求爆发。传统消费电子主导的格局正被打破，汽车、工业、国防领域贡献的射频元件占比预计从2023年的18%提升至2030年的35%。

人形机器人增速超50%！宇树科技Unitree R1全球首发引关注

在2025世界人工智能大会AI女性菁英论坛上，宇树科技创始人兼CEO王兴兴分享了其对行业的深刻洞察。他指出，当前人形机器人领域正经历前所未有的高速增长期。“据我个人观察，今年上半年全国智能机器人行业的平均增速可能高达50%到100%。”王兴兴强调，行业落地速度与出货节奏显著加快，自2024年起，市场日均涌现的新品已超过1款，展现出强劲的发展动能。

MACOM提前半年启动北卡GaN-on-SiC晶圆厂，强化射频器件自主产能

美国半导体企业MACOM Technology Solutions近日宣布，其位于北卡罗来纳州研究三角园区的晶圆制造工厂已全面投入运营。该设施于2023年12月从Wolfspeed公司完成产权交割，较原计划提前六个月实现接管。工厂的核心优势在于其成熟的GaN-on-SiC（碳化硅基氮化镓）工艺技术，专注于生产高频射频功率器件及单片微波集成电路（MMIC），主要服务于5G通信基站、卫星网络及航空航天领域的高可靠性电子系统。

全球射频前端专利格局激战正酣，中国领跑数量，美日巨头深筑壁垒

2025年第二季度，全球射频前端（RFFE）模块与组件领域的专利活动呈现出前所未有的激烈竞争态势。知名专利分析机构KnowMade发布的最新报告揭示，本季度共计追踪到超过1100项重大专利事件，涵盖了556个新诞生的专利家族、324项成功获得授权的专利，以及250项因到期或申请人主动放弃而失效的专利。这些数据凸显了该关键半导体领域持续高涨的创新活力与复杂的专利博弈。