MOSFET／IGBT 驱动器理论与应用

MOSFET 和 IGBT 技术

由于不存在少数载流子传输，MOSFET 可以以更高的频率进行开关。对此的限制由两个因素决定：电子穿过漂移区的传输时间以及对输入栅极和米勒电容充电和放电所需的时间。

IGBT 继承了 MOSFET 和 BJT 的优点。它作为 MOSFET 运行，在其漏极侧具有注入区，以提供漏极漂移区的电导率调制，从而降低导通状态损耗，特别是与同等额定值的高压 MOSFET 相比。

就驱动 IGBT 而言，它类似于 MOSFET，因此为驱动 MOSFET 设计的所有导通和关断现象注释、图表和驱动电路同样适用于 IGBT。因此，下文仅讨论 MOSFET 模型。

图 1 MOSFET 单元内部结构

集成电路驱动器

尽管使用硬连线电子电路驱动 MOSFET/IGBT 的方法有很多种，但 IC 驱动器提供的便利性和功能吸引了设计人员。重要的优点是紧凑。IC 驱动器本质上提供较低的传播延迟。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历耗时的定义、设计和测试电路来驱动 MOSFET/IGBT 的过程。

可用于提升电流输出的技术

具有 N 沟道和 P 沟道 MOSFET 的图腾柱级可用于提升 IC 驱动器的输出。缺点是信号反相，并且共栅电压转换时存在击穿。

采用电荷泵和自举方法

为了驱动桥式拓扑、降压转换器或 2 晶体管正激转换器中采用的相脚中的上部 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 显示了电荷泵如何创建更高的 Vcc 以用于上部 MOSFET/IGBT 的驱动器 IC。这里，一对 N 沟道和 P 沟道 MOSFET 充当开关，通过电容器和肖特基二极管交替将输入电源电压连接到输出，将其隔离并几乎加倍。采用数百kHz的开关频率，因此，低纹波隔离输出电压可作为上MOSFET/IGBT驱动器的直流电源。

实际考虑

在设计和构建 MOSFET/IGBT 驱动电路时，必须注意几个实际问题，以避免令人不快的电压尖峰、振铃振荡和误导通。通常，这些问题是由于电源旁路、布局以及驱动器与驱动 MOSFET/IGBT 不匹配不当或不充分造成的。