Leistungshalbleiter-Treiberschaltungen sind eine wichtige Unterkategorie von integrierten Schaltkreisen, leistungsstark und für IGBT-Treiber-ICs verwendet. Zusätzlich zur Bereitstellung von Antriebspegel und -strom verfügen sie häufig über Antriebsschutzfunktionen, einschließlich Entsättigungskurzschlussschutz, Unterspannungsabschaltung, Miller-Klemme und zweistufige Abschaltung , Soft Shutdown, SRC (Anstiegsratensteuerung) usw. Die Produkte verfügen außerdem über unterschiedliche Isolationsleistungen.Da es sich jedoch um einen integrierten Schaltkreis handelt, bestimmt sein Gehäuse den maximalen Stromverbrauch. Der Ausgangsstrom des Treiber-IC kann in einigen Fällen mehr als 10 A betragen, kann aber immer noch nicht die Antriebsanforderungen von Hochstrom-IGBT-Modulen erfüllen. In diesem Artikel wird der IGBT-Antrieb erörtert aktuelle und aktuelle Erweiterung.
So erweitern Sie den Treiberstrom
Wenn der Treiberstrom erhöht werden muss oder wenn IGBTs mit hohem Strom und großer Gate-Kapazität betrieben werden, muss der Strom für den Treiber-IC erhöht werden.
Verwendung von Bipolartransistoren
Das typischste Design eines IGBT-Gate-Treibers besteht darin, eine Stromerweiterung durch die Verwendung eines komplementären Emitterfolgers zu realisieren.Der Ausgangsstrom des Emitterfolgertransistors wird durch die Gleichstromverstärkung des Transistors hFE oder β und den Basisstrom IB bestimmt. Wenn der zum Ansteuern des IGBT erforderliche Strom größer als IB*β ist, gelangt der Transistor in den linearen Arbeitsbereich und gibt den Ausgang aus Wenn der Antriebsstrom nicht ausreicht, wird die Lade- und Entladegeschwindigkeit des IGBT-Kondensators langsamer und die IGBT-Verluste steigen.
Verwendung von MOSFETs
MOSFETs können auch zur Stromerweiterung des Treibers verwendet werden. Die Schaltung besteht im Allgemeinen aus PMOS + NMOS, der Logikpegel der Schaltungsstruktur ist jedoch das Gegenteil des Push-Pull-Transistors.Das Design der PMOS-Quelle in der oberen Röhre ist mit der positiven Stromversorgung verbunden, das Gate ist mit einer bestimmten PMOS-Quelle mit niedrigerer Spannung verbunden, und der Treiber-IC-Ausgang ist im Allgemeinen auf hohem Niveau eingeschaltet, daher wird eine PMOS + NMOS-Struktur verwendet Möglicherweise ist ein Wechselrichter im Design erforderlich.
Mit Bipolartransistoren oder MOSFETs?
(1) Effizienzunterschiede, normalerweise ist bei Hochleistungsanwendungen die Schaltfrequenz nicht sehr hoch, sodass der Leitungsverlust im Vordergrund steht, während der Transistor im Vorteil ist.Bei vielen aktuellen Designs mit hoher Leistungsdichte, wie z. B. Motorantrieben für Elektrofahrzeuge, ist die Wärmeableitung schwierig und die Temperaturen im geschlossenen Gehäuse sind hoch, bei denen der Wirkungsgrad sehr wichtig ist und Transistorschaltungen gewählt werden können.
(2) Der Ausgang der Bipolartransistorlösung weist einen Spannungsabfall auf, der durch VCE(sat) verursacht wird. Die Versorgungsspannung muss erhöht werden, um zu kompensieren, dass die Treiberröhre VCE(sat) eine Treiberspannung von 15 V erreicht, während die MOSFET-Lösung kann nahezu eine Rail-to-Rail-Leistung erreichen.
(3) Der MOSFET hält der Spannung VGS nur etwa 20 V stand, was bei der Verwendung positiver und negativer Netzteile ein Problem darstellen kann, das beachtet werden muss.
(4) MOSFETs haben einen negativen Temperaturkoeffizienten von Rds(on), während Bipolartransistoren einen positiven Temperaturkoeffizienten haben und MOSFETs bei Parallelschaltung ein Problem des thermischen Durchgehens haben.
(5) Beim Ansteuern von Si/SiC-MOSFETs ist die Schaltgeschwindigkeit von Bipolartransistoren normalerweise langsamer als die der ansteuernden Objekt-MOSFETs, weshalb die Verwendung von MOSFETs zur Stromverlängerung in Betracht gezogen werden sollte.
(6) Aufgrund der Robustheit der Eingangsstufe gegenüber ESD und Stoßspannung bietet der PN-Übergang eines Bipolartransistors einen erheblichen Vorteil gegenüber dem MOS-Gate-Oxid.
Die Eigenschaften von Bipolartransistoren und MOSFETs sind nicht identisch. Was Sie verwenden möchten, müssen Sie entsprechend den Anforderungen des Systemdesigns selbst entscheiden.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 17. Mai 2022