双极性体例驱动栅极驱动器图文-KIA MOS管

若是一个出格的功率器件须要正负栅极驱动，电路设想职员无需出格寻觅可停止双极性操纵的出格栅极驱动器。利用一个简略的技能，就能够或许使单极性栅极驱动器供给双极性电压。

可在副边（功率器件驱动边）单极性电源下任务的断绝栅极驱动器品种单一，可是，许可显式双极性电压驱动的栅极驱动器器件比拟之下要少良多。

降服贫乏负栅极驱动器件的一种体例是将栅极驱动器件绝对功率器件偏移，从而构成绝对功率器件的源极或漏极的负栅极驱动电压，而栅极驱动器IC依然只看到单极性电源。单极性和双极性栅极驱动波形示比方图1所示。

一个具备抱负电压源的道理图如图2所示。在这个示例中，驱动器IC的供电电压即是V1、V2之和，而MOSFET的栅极驱动电压为导通状态下的+V1和关断状态下的–V2（绝对MOSFET的源极节点）。

请注重，在此示例中，两个电压源都已利用零丁的电容去耦。栅极驱动器IC的有用去耦是电容的串连组合，小于每一个零丁电容的容值。若有须要，能够或许在VDD和GND之间增加额定的去耦，但最主要的是要坚持C1和C2作为供给低阻抗途径栅极电流的电容，在翻开和封闭时代各自自力。

断绝栅极驱动器IC凡是带有欠压闭锁(UVLO)，以防止栅极驱动器的栅极电压太低时，功率器件发生弱驱动。如图2所示，在驱动单极性栅极驱动器时，必须注重UVLO的预期操纵，由于UVLO凡是以栅极驱动器的地为基准。

斟酌V1 = 15 V，V2 = 9 V，且栅极驱动器UVLO约为11 V的环境，这是罕见的IGBT的任务状态。若是V1降落跨越4 V，则UVLO不会触发，但在导通时代将在11 V以下驱动IGBT，是以IGBT发生欠压驱动。

为了处理这一题目，能够或许经由过程利用两个断绝电源来建立两个零丁的电压源，但这类体例的本钱常常使人耽忧。若是利用反激式拓扑，则能够或许利用多个绕组抽头，从而能够或许绝对轻易地取得多个电压。

有些断绝电源模块能够或许供给断绝电源，并且一些制作商正选用合适功率器件的电压。此中一个例子是RECOM，其针对IGBT的器件产物线天生+15 V和-9 V的断绝电源轨。

对如斯大的电压摆幅，栅极驱动器所能蒙受的电压规模必须比其余器件更大。ADI接纳iCoupler?手艺的 ADuM4135 和 ADuM4136 IGBT 栅极驱动器能在这类电压规模下一般任务，它们的倡议电压规模可高达30 V。

两款器件在输入边都供给了一个特地的接地引脚，使驱动器的UVLO能够或许以正电源轨为基准。ADuM4135还包含一个集成的密勒箝位，可进一步按捺密勒效应致使的栅极电压渐变。

从单电压源发生双极性电源的一个简略体例是利用偏置齐纳二极管以天生第二个电压源。固然栅极驱动器在功率器件的导通和关断时代供给高电流，可是现实须要电源供给的均匀电流绝对较低，对大大都利用而言凡是在几十毫安规模内。

利用齐纳二极管既能够或许调理正电压，又能够或许调理负电压，并且能够或许基于哪一个电压轨须要更高的精度来停止挑选。图3所示的设置示例是调理正电压，而不是负电压。

须要正电压调理的一个能够缘由是，栅极驱动器对栅极电压有严酷的容差请求（比方某些GaN器件的环境）。调理正电源另有一个额定的上风，即许可栅极驱动器的UVLO按预期任务，由于V3的任何动摇城市被齐纳二极管衰减，直到V3低至没法供给齐纳二极管的任务电压。

利用齐纳二极管由一个电源天生两个电源还具备节流规划空间的上风。齐纳二极管和电阻不只有用地代替了全部断绝电压源，并且经由过程利用单极性断绝栅极驱动器，能够或许接纳六引脚器件（比方ADI接纳iCoupler手艺的ADuM4120），从而可在栅极驱动器IC四周的断绝爬电地区节流更多空间。

利用ADI的ADuM4121和GaN Systems的GS66508T建立的齐纳二极管双极性设置参考示例，可建立一个半桥。这个示例的设想旨在以器件源极其基准天生一个+5 V和–4 V驱动。

经由过程利用差别的齐纳二极管和不异的9V断绝电源，能够或许很轻松地将这个示例改成＋6 V和-3 V驱动。较大的死区时候用于将密勒渐变与其余关断瞬变从视觉上辨别开，但现实上，ADuM4121可完成更短的死区时候（几十纳秒规模内）,这是高效GaN设想的一个主要目标。

建立能够或许减缓密勒效应寄生导通的栅极负电压驱动器并不必然很庞杂。很多现有的单极性任务的栅极驱动器，借助很少的内部电路就能够或许轻松驱动栅极负电压。确切还须要斟酌一些其余身分（若有用UVLO电压），但这类体例的上风更大。

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