浅谈MOSFET/IGBT驱动器理论及其应用

本应用笔记介绍了MOSFET / IGBT驱动器理论及其应用。该文档介绍了MOSFET和IGBT技术，驱动器的类型，隔离技术以及MOSFET / IGBT驱动器的IXYS系列以及一些实际考虑因素。

MOSFET和IGBT技术

由于不存在少数载流子传输，因此可以在更高的频率下开关MOSFET。对此的限制由两个因素强加：电子在漂移区中的传播时间以及对输入栅极和米勒电容进行充电和放电所需的时间。

IGBT的优势来自MOSFET和BJT。它用作MOSFET，其漏极侧具有注入区，以提供对漏极漂移区的电导率调制，从而降低了导通损耗，特别是与同等额定的高压MOSFET相比。

就驱动IGBT而言，它类似于MOSFET，因此所有用于驱动MOSFET的开通和关断现象注释，图表和驱动器电路同样适用于IGBT。因此，以下内容仅涉及MOSFET模型。

图1 MOSFET单元内部结构

IC驱动器

尽管使用硬连线电子电路驱动MOSFET / IGBT的方法有很多，但IC驱动器提供的便利性和功能吸引了设计人员。最重要的优势是紧凑性。IC驱动器本质上提供了较低的传播延迟。由于所有重要参数均在IC驱动器中指定，因此设计人员无需经过费时的定义，设计和测试电路来驱动MOSFET / IGBT的过程。

可用于提高电流输出的技术

具有N沟道和P沟道MOSFET的图腾柱级可用于增强IC驱动器的输出。缺点是信号反转，并且当公共栅极电压处于过渡状态时也存在直通。

采用电荷泵和自举方法

为了在桥式拓扑，降压转换器或2晶体管正激转换器中采用的相脚中驱动上部MOSFET / IGBT，不能直接使用低侧驱动器。这是因为上部MOSFET / IGBT的源极/发射极未处于地电位。

图2基本电荷泵倍增器

图2显示了电荷泵如何产生更高的Vcc，以用于上层MOSFET / IGBT的驱动器IC。在这里，一对N沟道和P沟道MOSFET充当开关，将输入的电源电压通过电容器和肖特基二极管交替连接至输出，将其隔离并使之几乎翻倍。由于使用的开关频率为几百千赫兹，因此，低纹波隔离的输出电压可用作上层MOSFET / IGBT驱动器的直流电源。

实际考虑

在设计和构建用于MOSFET / IGBT的驱动器电路时，必须注意几个实际方面，以避免令人不快的电压尖峰，振铃振荡和误导通。通常，这是不正确或不充分的电源旁路，布局以及驱动器与被驱动的MOSFET / IGBT不匹配的结果。

编辑：hfy