绝缘栅极驱动器的重要特性

在电力电子领域，例如在驱动技术中，IGBT经常用于高电压和高电流开关。这些功率晶体管是电压控制的，在开关过程中产生其主要损耗。为了最大限度地降低开关损耗，希望开关时间短。然而，快速开关同时隐藏了高压瞬变的危险，这可能会影响甚至损坏处理器逻辑。因此，为IGBT提供适当栅极信号的栅极驱动器具有提供短路保护的功能并影响开关速度。然而，在选择栅极驱动器时，某些特性至关重要。

图1.隔离式栅极驱动器ADuM4135的简单原理图

电流驱动能力

在开关过程中，晶体管短暂处于同时施加高电压和高电流的状态。根据欧姆定律，这会导致某些损失，这取决于这些状态的持续时间（见图2）。目标是最小化这些时间段。这里的主要影响是晶体管的栅极电容，必须对其进行充电/放电才能进行开关。较高的瞬态电流会加速这一过程。

图2.晶体管各个损耗分量的简化表示。

因此，能够在较长时间内提供更高栅极电流的驱动器对开关损耗具有有利影响。例如，ADI公司的ADuM4135可以提供高达4 A的电流。

定时

最小化开关时间的决定性因素是输出上升时间（tR）、下降时间 （tF）和传播延迟（tD).传播延迟定义为输入边沿到达输出所需的时间，取决于驱动器输出电流和输出负载。传播延迟通常在上升沿和下降沿之间的差异很小的情况下，从而产生一定的脉冲宽度失真（PWD）：

由于驱动器通常具有多个输出通道，尽管由相同的输入驱动，但这些通道具有不同的响应时间，因此偏移量很小，因此传播延迟偏斜（t扭曲），是屈服的。

图3.具有多个输出的栅极驱动器的时序行为。

图4.具有多个输出的栅极驱动器的简单原理图。

绝缘耐压

在电力电子中，出于功能和安全原因都需要绝缘。例如，由于栅极驱动器以驱动技术中的半桥拓扑形式使用，因此与高总线电压和电流接触，因此绝缘是不可避免的。功能原因是功率级的致动通常发生在低压电路中，因此由于同时打开低边开关的电位较高，因此无法致动半桥的高边开关。同时，绝缘表示在发生故障时高压部分与控制电路的可靠隔离，因此可以进行人为接触。绝缘栅极驱动器通常表现出5 kV （rms）/min或更高的介电强度。

免疫

恶劣的工业环境要求应用对干扰源具有最佳的抗扰度或抗干扰性。例如，RF噪声、共模瞬变和磁干扰场至关重要，因为它们可以耦合到栅极驱动器中，并可能激励功率级，使其在不需要的时间切换。对于绝缘栅极驱动器，共模瞬变抗扰度（CMTI）定义了抑制输入和输出之间的共模瞬变的能力。例如，ADuM4121具有>150 kV/μs的出色值。

所寻址的参数仅代表栅极驱动器规格的一部分，并不代表完整列表。其他决定性因素包括工作电压、电源电压、温度范围以及额外的集成功能，如米勒箝位和去饱和保护。因此，可以根据应用的要求选择大量不同的栅极驱动器。

审核编辑：郭婷