中心議題：

• 設計MOSFET和IGBT的驅動電路需考慮的因素
• 適用於不同功率情況下的驅動電路

解決方案：

• 在中、小功率場合采用驅動芯片直接驅動
• 大功率場合采用集成驅動器

1　引言
隨著電力電子技術和電力半導體器件的飛速發展，近幾年來MOSFET和IGBT在變頻調速裝置
、開關電源
、不間斷電源等各種高性能、低di損sun耗hao和he低di噪zao聲sheng的de場chang合he得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong。這zhe些xie功gong率lv器qi件jian的de運yun行xing狀zhuang態tai直zhi接jie決jue定ding了le設she備bei性xing能neng的de優you劣lie，而er性xing能neng良liang好hao的de驅qu動dong電dian路lu又you是shi開kai關guan器qi件jian安an全quan可ke靠kao運yun行xing的de重zhong要yao保bao障zhang。在zai設she計jiMOSFET和IGBT的驅動電路時，應考慮以下幾個因素：

（1）要有一定的驅動功率。也就是說
，驅動電路能提供足夠的電流
，在所要求的開通時間和關斷時間內對MOSFET和IGBT的輸入電容Ciss充電和放電。輸入電容Ciss包括柵——源之間的電容CGS和柵——漏之間的電容CGD。 MOSFET和 IGBT的開通和關斷實質上是對其輸入電容的充放電過程

，柵極電壓VGS的上升時間tr和下降時間tf決定輸入回路的時間常數，即：tr（或tf）=2.2RCiss ，式中R是輸入回路電阻，其中包括驅動電源的內阻Ri。從上式中可以知道驅動電源的內阻越小，驅動速度越快。

（2）驅動電路延遲時間要小。開關頻率越高，延遲時間要越小。

（3）大功率IGBT在關斷時，有時須加反向電壓，以防止受到幹擾時誤開通。
　　
（4）驅動信號有時要求電氣隔離。

以PWM DC-DC全橋變換器為例，其同一橋臂的兩隻開關管的驅動信號S上和S下相差1800，shiganghaoxiangfande，jiyizhikaiguanguankaitong，lingyizhikaiguanguanyaoguanduan，huozhetongshiguanduan。qizhong，liangzhishangbidekaiguanguanzhijianhexiabidekaiguanguanbixugeli。duiyuzhongxiaogonglvdequdongdianlu，yongmaichongbianyaqidefangfashixiangelizuiweijiandan
，erzaidagonglvdeyingyongchanghe，zeyaoshiyongjichengqudongqiqudong。

2　適用於中、小功率情況下的驅動電路
在驅動小功率的MOSFET和IGBT時，如果控製芯片的驅動信號是圖騰柱輸出方式，且可提供一定的驅動電流，那麼可以直接由控製芯片來驅動變壓器，如圖1所示： 圖中

，UC3875提供了四個輸出電流峰值為2A的(de)圖(tu)騰(teng)柱(zhu)輸(shu)出(chu)極(ji)，由(you)於(yu)它(ta)們(men)直(zhi)接(jie)驅(qu)動(dong)的(de)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)
，必(bi)須(xu)給(gei)每(mei)個(ge)輸(shu)出(chu)端(duan)與(yu)電(dian)源(yuan)和(he)地(di)線(xian)之(zhi)間(jian)接(jie)一(yi)個(ge)肖(xiao)特(te)基(ji)二(er)極(ji)管(guan)


，以(yi)防(fang)止(zhi)損(sun)壞(huai)輸(shu)出(chu)端(duan)。變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)經(jing)過(guo)一(yi)個(ge)電(dian)阻(zu)後(hou)直(zhi)接(jie)接(jie)到(dao)開(kai)關(guan)管(guan)的(de)觸(chu)發(fa)極(ji)，電(dian)阻(zu)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)抑(yi)製(zhi)脈(mai)衝(chong)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)漏(lou)感(gan)和(he)開(kai)關(guan)管(guan)的(de)柵(zha)極(ji)電(dian)容(rong)引(yin)起(qi)的(de)的(de)震(zhen)蕩(dang)。

但是要驅動功率較大的MOSFET和IGBT，上述控製芯片的驅動能力就顯得不夠了，此時可以將控製芯片的驅動信號加以推拉式功率放大，如圖2所示：
適當選擇三極管
，就可以可靠地驅動功率開關管。

3　適用於大功率場合驅動電路方案
在大功率應用場合

，由於上述驅動電路受驅動能力的限製，無法可靠地驅動大型MOSFET

、IGBT。而集成驅動器的出現則很好地解決了這一問題。國內外已推出了多種具有保護功能的智能驅動器，如日本產的EXB841
、EXB850，國產的M57959和CWK等。它們具有許多優點，如電路參數一致性好
、運行穩定可靠、具有多種保護功能等。但它們最大的不足是需要單獨的浮地電源，給係統帶來了不便。最近IR公司推出了IR2110集成驅動器
，它針對上述驅動器電源係統的不足，設置了自舉浮動電源
，隻需一路電源即可實現隔離驅動。對半橋、全橋式電路特別適用。IR2110的功能框圖如圖3所示。 控製脈衝由Hin
、Lin輸入，與兩路輸出H0、L0同相對應分別用於驅動上端和下端的開關管。SD可用作保護端
，當SD為高電平時，兩路輸出同時截止。驅動器設有欠壓保護，如圖3中VCC低(di)於(yu)欠(qian)壓(ya)給(gei)定(ding)值(zhi)時(shi)，欠(qian)壓(ya)檢(jian)測(ce)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)一(yi)關(guan)斷(duan)信(xin)號(hao)，以(yi)關(guan)閉(bi)兩(liang)路(lu)輸(shu)出(chu)。邏(luo)輯(ji)輸(shu)入(ru)端(duan)設(she)置(zhi)了(le)施(shi)密(mi)特(te)觸(chu)發(fa)電(dian)路(lu)
，提(ti)供(gong)高(gao)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)和(he)接(jie)受(shou)緩(huan)慢(man)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)的(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)。具(ju)有(you)高(gao)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)的(de)VDD/VCC電平轉換電路將邏輯信號轉換成輸出驅動。同時，在電源地（COM）和邏輯地（VSS）之間設有±5V的額定偏移量，這樣使邏輯電路不會受到輸出驅動開關感應噪聲的影響。驅動器兩通道均采用低跨導圖騰柱輸出，輸出峰值電流達2A以上。用IR2110構成的全橋驅動電路如圖4所示： 圖中充電二極管VD1、VD2的耐壓值必須高於總線峰值電壓
，應采用功耗較小的快恢複整流二極管。自舉電容Cb1、Cb2的選取取決於開關頻率
、負載周期及開關管柵極充電需要
，應考慮如下幾點：
　　
（1）PWM開關頻率高，電容值應選小。
　　
（2）對占空比調節較大的場合，特別是在高占空比時，電容要選小。否則
，在有限的時間內無法達到自舉電壓。

（3）盡量使自舉上電回路不經大阻抗負載，否則電容得不到可靠的充電。

4　結語
針對不同的應用場合，合理選取驅動電路形式
、正確選擇工作參數是MOSFET與IGBT安全工作的關鍵，同時也是保證整機運行的一個重要環節。實踐證明，在中
、小功率場合采用驅動芯片直接驅動、大功率場合采用集成驅動器的方案切實可行，能夠滿足設備的一般驅動要求。

參考文獻:
[1]黃俊,王兆安. 電力電子變流技術[M]. 北京：機械工業出版社，1993

[2]侯振義,王義明.高速MOSFET驅動電路設計考慮[L]. 全國電源技術年會論文集
，1997

[3]Bill　Reycak “Phase shifted zero-voltage transition design considerations and the UC3875 PWM controller” Unitrode application note