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如何选择栅极驱动器IC
如何选择栅极驱动器IC
如今，无论晶体管集成到CPU中还是作为分立组件提供，晶体管都有各种形状和尺寸。任何晶体管都需要一些电流才能在ON和OFF状态之间切换，从而使电流流过器件。更大的晶体管，无论在物理上还是在电流输出方面，都需要更多的功率来进行开关。该电源可以由栅极驱动器IC提供，后者专门用于在控制器和功率晶体管之间提供缓冲器。
并非所有应用都需要栅极驱动器IC。高频应用可以在收发器或其他RF组件内部包括优化的栅极驱动器电路，以提供用于切换晶体管放大器（包括RF功率放大器）所需的功率。这些组件是电源系统的组成部分，因为它们在提供所需开关功率的同时还保护了其他关键组件。这些组件的工作原理以及如何选择栅极驱动器IC的方法如下。
为什么要使用栅极驱动器IC？
如上所述，栅极驱动器IC向高功率晶体管（例如IGBT或MOSFET）提供高电流，以便将其完全驱动到导通状态。这些组件从另一个组件（例如MCU或其他控制器IC）接收低功率输入。这样，栅极驱动器IC就像MCU和晶体管之间的缓冲器一样。信号链中栅极驱动器IC的典型配置如下所示。
尽管栅极驱动器的基本目的是充当驱动大型晶体管的放大器，但更深层的原因是栅极驱动器IC用于开关。使用专用栅极驱动器IC的主要目标是：
减少负载晶体管中的开关损耗
减少负载晶体管的开关时间
完全驱动晶体管进入导通/非导通状态
并非所有栅极驱动器都提供的第三个目标是在负载和控制器之间提供隔离。这是由栅极驱动器中的一个小型内部变压器提供的。这些组件称为隔离式栅极驱动器。
所有晶体管都具有一定的非线性电容，即，它们的作用就像变容二极管。当切换负载晶体管时，一些电荷保留在栅极区域上，从而使沟道保持在其电流非导通或导通状态。一旦施加另一个电流脉冲，如果开关信号很慢或以低电流运行，则晶体管中会产生高热量。在较高电流下施加开关信号可以在状态之间进行更快的切换，而损耗却更少。
上面显示的布局以及对大功率晶体管的完整，快速调制的需求，使得栅极驱动器IC在大功率负载需要完整切换和调制的任何应用中都非常重要。如果我们要使用MCU进行此操作，则从MCU汲取的大电流可能会导致其过热并发生故障，因此需要栅极驱动器。开关DC-DC转换器，功率逆变器和电机驱动器电路的三个典型应用是。
DC-DC转换
栅极驱动器接收到来自控制器的输入后，就会向单个晶体管或多个并联晶体管输出高电流。请注意，在具有高电流输出的开关DC-DC转换器中，晶体管的并联布置是常见的，尤其是在IGBT或MOSFET中。当大型晶体管阵列需要几安培的电流才能完全切换到导通状态时，这种类型的系统是必需的，这在高功率转换器中很常见。
就信号链中的布局而言，栅极驱动器将位于反馈环路内，如下图所示。MCU可用于实现简单的控制算法以提供稳定的电压输出，也可用于响应用户输入来更改输出电压。在需要转换器提供高电流调节的情况下，可以在MCU / PWM驱动器之前的反馈环路中使用电流检测放大器，因为这会提供精确的电流测量值，以用于控制算法。
电力逆变器
这与DC-DC转换有关，尽管我们现在正在连续切换以产生振荡波形。在该应用中需要隔离的栅极驱动器，以将直流电源和控制器与输出侧隔离。负载侧使用反相逻辑，而栅极驱动器则提供有低电流振荡器波形。
电机驱动电路
该原理应用涉及以PWM信号驱动的晶体管。在这种情况下，栅极驱动器接收PWM信号并输出PWM信号的放大的高电流版本。然后将其发送到晶体管阵列以驱动电机。示例包括驱动步进电机和有刷电机。隔离式栅极驱动器通常在此应用中使用，因为它们出现在MCU /控制器与输出侧的电动机之间。
重要的栅极驱动器规格
输出电流是您需要研究的最重要的规格，应将该规格与您的晶体管规格进行比较。以下是选择栅极驱动器IC时应检查的一些其他重要规格：
栅极驱动器的类型。gae驱动程序有四种类型：
高侧：用于驱动功率晶体管，该功率晶体管连接到没有接地参考连接的正电源轨。
低端：用于驱动无参考连接而连接到负电源轨的晶体管。
半桥：这些组件包含低端和高端驱动器电路，使其更加灵活。
三相：这些栅极驱动器用于三相系统。
上升和下降时间。这对于减少开关损耗很重要。特别是，以更快的上升/下降时间进行开关将确保晶体管中的开关损耗更低。
最大限度。频率。这在以上三个应用程序中都很重要。
温度额定值。由于这些组件以高功率运行，因此它们可能需要散热器进行冷却。
安森美半导体的FAN73912MX栅极驱动器IC是可以以半桥配置连接的高功率组件的一个示例。下图所示的应用电路说明了高功率栅极驱动器如何与高压系统中的控制器集成在一起。
