小功率MOSFET的Cgs一般在10-100pF之內(nèi),對于大功率的絕緣柵功率器件,由于柵極電容Cgs較大。一般在1-100nF之間,因而需要較大的動態(tài)驅(qū)動功率。更由于漏極到柵極的密勒電容Cdg,柵極驅(qū)動功率往往是不可忽視的。因IGBT具有電流拖尾效應(yīng),在關(guān)斷時(shí)要求更好的抗干擾性,需要負(fù)壓驅(qū)動。MOSFET速度比較快,關(guān)斷時(shí)可以沒有負(fù)壓,但在干擾較重時(shí),負(fù)壓關(guān)斷對于提高可靠性有很大好處。
隔離驅(qū)動技術(shù)情況,為可靠驅(qū)動絕緣柵器件,目前已有很多成熟電路。當(dāng)驅(qū)動信號與功率器件不需要隔離時(shí),驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)是比較簡單的,目前也有了許多優(yōu)秀的驅(qū)動集成電路。
1、光電耦合器隔離的驅(qū)動器
光電耦合器的優(yōu)點(diǎn)是體積小巧,缺點(diǎn)是:A、反應(yīng)較慢,因而具有較大的延遲時(shí)間(高速型光耦一般也大于300ns);B、光電耦合器的輸出級需要隔離的輔助電源供電。
2、無源變壓器驅(qū)動
用脈沖變壓器隔離驅(qū)動絕緣柵功率器件有三種方法:無源、有源和自給電源驅(qū)動。無源方法就是用變壓器次級的輸出直流驅(qū)動絕緣柵器件,這種方法很簡單也不需要單獨(dú)的驅(qū)動電源。缺點(diǎn)是輸出波型失真較大,因?yàn)榻^緣柵功率器件的柵源電容Cgs一般較大。減小失真的辦法是將初級的輸入信號改為具有一定功率的大信號,相應(yīng)脈沖變壓器也應(yīng)取較大體積,但在大功率下,一般仍不令人滿意。另一缺點(diǎn)是當(dāng)占空比變化較大時(shí),輸出驅(qū)動脈沖的正負(fù)幅值變化太大,可能導(dǎo)致工作不正常,因此只適用于占空比變化不大的場合。
3、有源變壓器驅(qū)動
有源方法中的變壓器只提供隔離的信號,在次級另有整形放大電路來驅(qū)動絕緣柵功率器件,當(dāng)然驅(qū)動波形較好,但是需要另外提供單獨(dú)的輔助電源供給放大器。而輔助電源如果處理不當(dāng),可能會引進(jìn)寄生的干擾。
4、調(diào)制型自給電源的變壓器隔離驅(qū)動器
采用自給電源技術(shù),只用一個(gè)變壓器,既省卻了輔助電源,又能得到較快的速度,當(dāng)然是不錯的方法。目前自給電源的產(chǎn)生有調(diào)制和從分時(shí)兩種方法。
調(diào)制技術(shù)是比較經(jīng)典的方法,即對PWM驅(qū)動信號進(jìn)行高頻(幾個(gè)MHZ以上)調(diào)制,并將調(diào)制信號加在隔離脈沖變壓器初級,在次級通過直接整流得到自給電源,而原PWM調(diào)制信號則需經(jīng)過解調(diào)取得,顯然,這種方法并不簡單。調(diào)制式的另一缺點(diǎn)是PWM的解調(diào)要增加信號的延時(shí),調(diào)制方式適于傳遞較低頻率的PWM信號。
5、分時(shí)型自給電源的變壓器隔離驅(qū)動器
分時(shí)技術(shù)是一種較新的技術(shù),其原理是,將信號和能量的傳送采取分別進(jìn)行的方法,即在變壓器輸入PWM信號的上升和下降沿傳遞信息,在輸入信號的平頂階段傳遞驅(qū)動所需要的能量。由于在PWM信號的上升和下降沿只傳遞信號,基本沒有能量傳輸,因而輸出的PWM脈沖的延時(shí)和畸變都很小,能獲得陡峭的驅(qū)動輸出脈沖。分時(shí)型自給電源驅(qū)動器的不足是用于低頻時(shí)變壓器的體積較大,此外由于自給能量的限制,驅(qū)動超過300A/1200V的IGBT比較困難。
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