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式柵驅(qū)動器的重要特
更新時間:2019-10-26   點擊次數(shù):1382次

式柵驅(qū)動器的重要特

作者:Thomas Brand,ADI公司現(xiàn)場應(yīng)用工程師

在功率電子(例如驅(qū)動)中,IGBT經(jīng)常用作電壓和電流開關(guān)。這些功率晶體管由電壓,其主要損耗產(chǎn)生于開關(guān)期間。為了大程度減小開關(guān)損耗,要求具備較短的開關(guān)時間。然而,開關(guān)同時隱含著壓瞬變的危險,這可能會影響甚至損壞處理器邏輯。因此,為IGBT提供合適柵信號的柵驅(qū)動器,還執(zhí)行提供短路保護并影響開關(guān)速度的功能。然而,在選擇柵驅(qū)動器時,某些特至關(guān)重要。

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圖1.式柵驅(qū)動器ADuM4135的簡化原理圖。

電流驅(qū)動能力

在開關(guān)期間,晶體管會處于同時施加了電壓和電流的狀態(tài)。根據(jù)歐姆定律,這將導(dǎo)致的損耗,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電容,為實現(xiàn)開關(guān)必須對其進行充電/放電。較的瞬態(tài)電流會加速此過程。

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圖2.晶體管各個損耗分量的簡化表示。

因此,能夠在長時間內(nèi)提供柵電流的驅(qū)動器對開關(guān)損耗能起到積作用。例如,ADI公司的ADuM4135可以提供4 A的電流。根據(jù)IGBT的不同,這可能會使開關(guān)時間處于很小的幾ns范圍內(nèi)。 

時序

開關(guān)時間小化的決定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。:

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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(yīng)時間,因此會產(chǎn)生小的附加偏置,即傳播延遲偏斜(tSKEW)。

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圖3.具有多個輸出的柵驅(qū)動器的時序行為。

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圖4.具有多個輸出的柵驅(qū)動器的簡單原理圖。

耐受電壓


在電力電子中,出于功能和考慮需要進行。由于采用了柵驅(qū)動器(例如在驅(qū)動中采用半橋拓撲形式),因此會與總線電壓和電流接觸,不可避免。功能方面的原因是功率的驅(qū)動通常發(fā)生在低壓電路中,因此無法驅(qū)動半橋拓撲的開關(guān),因為低端開關(guān)同時打開時,它的電位較。同時,在發(fā)生故障時壓部分與電路的可靠,從而可以進行人為接觸。式柵驅(qū)動器的介電強度通常為5kV(rms)/min 或。

抗擾度

惡劣的工業(yè)環(huán)境要求應(yīng)用對干擾源具有佳抗擾度或。例如,RF噪聲、共模瞬變和干擾磁場是關(guān)鍵因素,因為它們可以耦合到柵驅(qū)動器中,并且會激勵功率,使其在不希望的時間內(nèi)進行開關(guān)。式柵驅(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具有的大于150 kV/μs的規(guī)格值。

本文提到的參數(shù)柵驅(qū)動器規(guī)格的部分,并不完整列表。其他決定因素包括工作電壓、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(yīng)用需求選擇大量不同的柵驅(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(dāng)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(yīng)用工程師培訓(xùn)生計劃。2017年2月,他開始擔(dān)任現(xiàn)場應(yīng)用工程師職位,主要負責(zé)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(guān)事務(wù)提供支持。

他畢業(yè)于德國莫斯巴赫的聯(lián)合教育大學(xué)電氣工程,之后在德國康斯坦茨應(yīng)用科學(xué)大學(xué)獲得銷售碩士學(xué)位。


 

 

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