淺談MOSFET/IGBT驅(qū)動器理論及其應(yīng)用

本應(yīng)用筆記介紹了MOSFET / IGBT驅(qū)動器理論及其應(yīng)用。該文檔介紹了MOSFET和IGBT技術(shù)，驅(qū)動器的類型，隔離技術(shù)以及MOSFET / IGBT驅(qū)動器的IXYS系列以及一些實際考慮因素。

MOSFET和IGBT技術(shù)

由于不存在少數(shù)載流子傳輸，因此可以在更高的頻率下開關(guān)MOSFET。對此的限制由兩個因素強加：電子在漂移區(qū)中的傳播時間以及對輸入柵極和米勒電容進行充電和放電所需的時間。

IGBT的優(yōu)勢來自MOSFET和BJT。它用作MOSFET，其漏極側(cè)具有注入?yún)^(qū)，以提供對漏極漂移區(qū)的電導(dǎo)率調(diào)制，從而降低了導(dǎo)通損耗，特別是與同等額定的高壓MOSFET相比。

就驅(qū)動IGBT而言，它類似于MOSFET，因此所有用于驅(qū)動MOSFET的開通和關(guān)斷現(xiàn)象注釋，圖表和驅(qū)動器電路同樣適用于IGBT。因此，以下內(nèi)容僅涉及MOSFET模型。

圖1 MOSFET單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)

IC驅(qū)動器

盡管使用硬連線電子電路驅(qū)動MOSFET / IGBT的方法有很多，但IC驅(qū)動器提供的便利性和功能吸引了設(shè)計人員。最重要的優(yōu)勢是緊湊性。IC驅(qū)動器本質(zhì)上提供了較低的傳播延遲。由于所有重要參數(shù)均在IC驅(qū)動器中指定，因此設(shè)計人員無需經(jīng)過費時的定義，設(shè)計和測試電路來驅(qū)動MOSFET / IGBT的過程。

可用于提高電流輸出的技術(shù)

具有N溝道和P溝道MOSFET的圖騰柱級可用于增強IC驅(qū)動器的輸出。缺點是信號反轉(zhuǎn)，并且當(dāng)公共柵極電壓處于過渡狀態(tài)時也存在直通。

采用電荷泵和自舉方法

為了在橋式拓撲，降壓轉(zhuǎn)換器或2晶體管正激轉(zhuǎn)換器中采用的相腳中驅(qū)動上部MOSFET / IGBT，不能直接使用低側(cè)驅(qū)動器。這是因為上部MOSFET / IGBT的源極/發(fā)射極未處于地電位。

圖2基本電荷泵倍增器

圖2顯示了電荷泵如何產(chǎn)生更高的Vcc，以用于上層MOSFET / IGBT的驅(qū)動器IC。在這里，一對N溝道和P溝道MOSFET充當(dāng)開關(guān)，將輸入的電源電壓通過電容器和肖特基二極管交替連接至輸出，將其隔離并使之幾乎翻倍。由于使用的開關(guān)頻率為幾百千赫茲，因此，低紋波隔離的輸出電壓可用作上層MOSFET / IGBT驅(qū)動器的直流電源。

實際考慮

在設(shè)計和構(gòu)建用于MOSFET / IGBT的驅(qū)動器電路時，必須注意幾個實際方面，以避免令人不快的電壓尖峰，振鈴振蕩和誤導(dǎo)通。通常，這是不正確或不充分的電源旁路，布局以及驅(qū)動器與被驅(qū)動的MOSFET / IGBT不匹配的結(jié)果。

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