2)推挽驅(qū)動(dòng)電路
當(dāng)電源IC驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)可使用推挽驅(qū)動(dòng)電路。推挽驅(qū)動(dòng)電路能提升電流供給能力并能快速完成柵極輸入電容充電。如圖所示,推挽驅(qū)動(dòng)電路包含一個(gè)PNP三極管及一個(gè)NPN三極管,采用互補(bǔ)輸出。輸入高電平時(shí),上管NPN開(kāi)啟,下管PNP關(guān)閉,驅(qū)動(dòng)MOS管開(kāi)啟;輸入低電平時(shí),上管NPN關(guān)閉,下管PNP開(kāi)啟,驅(qū)動(dòng)MOS管關(guān)閉。

3)雙端變壓器耦合柵極驅(qū)動(dòng)
雙端變壓器耦合柵極驅(qū)動(dòng)電路可同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)MOS管,多用于高功率半橋和全橋轉(zhuǎn)換器中,其電路結(jié)構(gòu)如圖。在第一個(gè)周期內(nèi)OUTA 開(kāi)啟,給變壓器一次繞組施加正電壓,上管感應(yīng)導(dǎo)通。在接下來(lái)的一個(gè)周期內(nèi),OUTB 開(kāi)啟(開(kāi)啟時(shí)間與OUTA相同),在磁化電感上提供極性相反的電壓,下管導(dǎo)通。電路會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)雙極性對(duì)稱的柵極驅(qū)動(dòng)電壓輸出,符合半橋電路的控制要求。

2、IGBT驅(qū)動(dòng)
IGBT常被用于中大功率數(shù)字電源開(kāi)發(fā),其驅(qū)動(dòng)電壓范圍為-15~15V。IGBT驅(qū)動(dòng)電路分為正壓驅(qū)動(dòng)和負(fù)壓驅(qū)動(dòng),兩者的區(qū)別在于關(guān)斷時(shí)的門極電位。采用負(fù)壓關(guān)斷可以避免因米勒電容對(duì)門極電壓的抬升作用而產(chǎn)生的誤導(dǎo)通風(fēng)險(xiǎn),還可以加快關(guān)斷速度,減小關(guān)斷損耗,從一定程度上提高耐壓。IGBT的驅(qū)動(dòng)電路一般采用專用的驅(qū)動(dòng)芯片,如東芝的TLP系列,富士公司的EXB系列,英飛凌的EiceDRIVER系列等。這里以東芝TLP250和英飛凌1ED020I12-F2為例進(jìn)行介紹。
1)東芝TLP250芯片
在低性能的三相電壓源或逆變器中,會(huì)通過(guò)監(jiān)測(cè)直流母線電流來(lái)實(shí)現(xiàn)電流控制,檢測(cè)結(jié)果可以用于IGBT的過(guò)流保護(hù)。在這類電路中對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路的要求相對(duì)簡(jiǎn)單。東芝公司生產(chǎn)的TLP250在這種場(chǎng)景中應(yīng)用較多,其驅(qū)動(dòng)電路如圖所示。TLP250內(nèi)置光耦合器,其隔離電壓可達(dá)2500V,上升和下降時(shí)間均小于0.5us,輸出電流達(dá)0.5A,可直接驅(qū)動(dòng)50A/1200V以內(nèi)的IGBT。驅(qū)動(dòng)器體積小,價(jià)格便宜,是不帶過(guò)電流保護(hù)的IGBT驅(qū)動(dòng)芯片中的理想選擇。

2)英飛凌1ED020I12-F2芯片
英飛凌公司的1ED020I12F2是一款電流隔離單路IGBT驅(qū)動(dòng)芯片,芯片輸出電流典型值為2A,可用于600V/1200V IGBT驅(qū)動(dòng)。其內(nèi)部集成了無(wú)芯變壓器實(shí)現(xiàn)電氣絕緣隔離,能直接連接電源微控制器。同時(shí),芯片具有過(guò)電流和短路保護(hù)的DESAT檢測(cè)功能、有源米勒箝位功能以及兩級(jí)關(guān)斷(TLTO)功能,常被用于逆變器和DC/DC轉(zhuǎn)換器等場(chǎng)合。

3、其他功率器件驅(qū)動(dòng)
除了常用的MOS管和IGBT外,一些新型功率器件也廣泛使用于數(shù)字電源中,如SiC MOSFET和氮化鎵晶體管(GaN FET)等。SiC Mosfet管具有阻斷電壓高、工作頻率高、耐高溫能力強(qiáng)、通態(tài)電阻低和開(kāi)關(guān)損耗小等特點(diǎn),適用于高頻高壓場(chǎng)合。SiC MOSFET的驅(qū)動(dòng)電壓范圍為-5~20V,其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)應(yīng)考慮驅(qū)動(dòng)電平與驅(qū)動(dòng)電流的要求,死區(qū)時(shí)間設(shè)定的要求,芯片所帶的保護(hù)功能以及抗干擾性等。氮化鎵晶體管與硅管相似,也是電壓驅(qū)動(dòng),它的柵源極驅(qū)動(dòng)電壓范圍為-5~6V。為了獲得較小的驅(qū)動(dòng)電阻, 氮化鎵晶體管驅(qū)動(dòng)高電平一般設(shè)置在5V左右,考慮到高頻工作條件下回路的寄生感抗會(huì)引起較大的驅(qū)動(dòng)振蕩,驅(qū)動(dòng)電壓的安全裕量很小。但是GaN相對(duì)于Si MOSFET的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)在于其高頻性能優(yōu)異。
關(guān)于電源的驅(qū)動(dòng)電路就講到這里,想必大家已初步了解驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)現(xiàn)方式以及工作原理。在實(shí)際設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)可根據(jù)使用場(chǎng)景要求(功率、頻率、保護(hù)、驅(qū)動(dòng)電壓/電流等)選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路形式。歡迎感興趣的工程師們一起溝通交流!