在功率電子（例如驅(qū)動技術）中，IGBT經(jīng)常用作高電壓和高電流開關。這些功率晶體管由電壓控制,，其主要損耗產(chǎn)生于開關期間。為了最大程度減小開關損耗,，要求具備較短的開關時間,。然而，快速開關同時隱含著高壓瞬變的危險,，這可能會影響甚至損壞處理器邏輯,。因此，為IGBT提供合適柵極信號的柵極驅(qū)動器,，還執(zhí)行提供短路保護并影響開關速度的功能,。然而，在選擇柵極驅(qū)動器時,，某些特性至關重要,。

圖1.隔離式柵極驅(qū)動器ADuM4135的簡化原理圖。

電流驅(qū)動能力

在開關期間,，晶體管會處于同時施加了高電壓和高電流的狀態(tài),。根據(jù)歐姆定律，這將導致一定的損耗,，具體取決于這些狀態(tài)的持續(xù)時間（參見圖2）,。目標是要最大程度地減小這些時間段。此處的主要影響因素是晶體管的柵極電容,，為實現(xiàn)開關必須對其進行充電/放電,。較高的瞬態(tài)電流會加速此過程。

圖2.晶體管各個損耗分量的簡化表示,。

因此,，能夠在更長時間內(nèi)提供更高柵極電流的驅(qū)動器對開關損耗更能起到積極作用。例如，ADI公司的ADuM4135可以提供高達4 A的電流,。根據(jù)IGBT的不同,，這可能會使開關時間處于很小的幾ns范圍內(nèi)。

時序

開關時間最小化的決定性因素是輸出上升時間(tR),、下降時間(tF)和傳播延遲(tD),。傳播延遲定義為輸入沿到達輸出所需的時間，并取決于驅(qū)動器輸出電流和輸出負載,。傳播延遲通常伴隨脈沖寬度失真(PWD),，其為上升沿時延和下降沿時延之間的差值。

因為驅(qū)動器通常具有多個輸出通道,，盡管采用相同的輸入驅(qū)動,，但仍會具有不同的響應時間，因此會產(chǎn)生小的附加偏置,，即傳播延遲偏斜(tSKEW),。

圖3.具有多個輸出的柵極驅(qū)動器的時序行為。

圖4.具有多個輸出的柵極驅(qū)動器的簡單原理圖,。

隔離耐受電壓

在電力電子中,，出于功能和安全考慮需要進行隔離。由于采用了柵極驅(qū)動器（例如在驅(qū)動技術中采用半橋拓撲形式）,，因此會與高總線電壓和電流接觸,，隔離不可避免。功能方面的原因是功率級的驅(qū)動通常發(fā)生在低壓電路中,，因此無法驅(qū)動半橋拓撲的高端開關，因為低端開關同時打開時,，它的電位較高,。同時，隔離代表在發(fā)生故障時高壓部分與控制電路的可靠隔離,，從而可以進行人為接觸,。隔離式柵極驅(qū)動器的介電強度通常為5kV(rms)/min[LZ1] 或更高。

抗擾度

惡劣的工業(yè)環(huán)境要求應用對干擾源具有最佳抗擾度或抗干擾性,。例如,，RF噪聲、共模瞬變和干擾磁場是關鍵性因素,，因為它們可以耦合到柵極驅(qū)動器中,，并且會激勵功率級，使其在不希望的時間內(nèi)進行開關,。隔離式柵極驅(qū)動器的共模瞬變抗擾度(CMTI)定義了抑制輸入和輸出之間共模瞬變的能力,。例如，ADuM4121具有出色的大于150 kV/μs的規(guī)格值。

本文提到的參數(shù)僅代表柵極驅(qū)動器規(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,、溫度范圍以及附加集成功能（如米勒箝位和去飽和保護）,。因此，可根據(jù)應用需求選擇大量不同的柵極驅(qū)動器,。

作者簡介

Thomas Brand于2015年10月加入德國慕尼黑的ADI公司,，當時他還在攻讀碩士。2016年5月至2017年1月,，他參加了ADI公司的現(xiàn)場應用工程師培訓生計劃,。2017年2月，他開始擔任現(xiàn)場應用工程師職位,，主要負責工業(yè)大客戶,。此外，他還專注于研究工業(yè)以太網(wǎng),，并為中歐的相關事務提供支持,。

他畢業(yè)于德國莫斯巴赫的聯(lián)合教育大學電氣工程專業(yè)，之后在德國康斯坦茨應用科學大學獲得國際銷售碩士學位,。  

 [LZ1]this means withstand 5kV for 1minute, which is not the unit of dielectric strength.

Replace “dielectric strength” with Viso (隔離耐壓等級)