驱动器,从简单到复杂,它们被使用在不同的应用场合,有使用在非隔离的场合,也有使用在需要隔离的场合,尤其是高压使用情况下,安规要求的必要性上,传输PWM信号的隔离方式成为驱动的一项重大指标;在开关器件栅极需要快速上升时间的情况下或需要开关性能的要求下,必须使用栅极或门极驱动器(栅极开关时间与栅极驱动器的驱动强度有关,也就是驱动功率的提供)。
这里的一个问题是驱动为什么需要隔离?
其一,这是大多数增强型功率器件的栅极信号以源极(S,对MOSFET)或发射极(E,对IGBT等)节点为基准。栅极驱动器必须能够跟随此源极或发射极节点。因此,在源极或发射极节点会摆动的拓扑中(如半桥的上管驱动,这个地是浮动的,也叫作浮地),控制信号与栅极驱动器输出之间需要隔离,否则无法存在确定的驱动流通回路,也就无法驱动开关管正常工作,当然也可以采用具有电平移位的驱动电路来驱动这类浮动地开关管。
如下是常见的逆变单元,它包含了3个半桥单元,每个半桥单元包含了一个上管和一个下管,半桥也是我们所有电力电子系统中的最基本变换单元。
< 逆 变 单 元 中 上 管 和 下 管 参 考 地 差 异 >
其二,是安规要求,这个我们在后续课程中会逐渐了解到驱动设计的安规标准参考。
如下是来自英飞凌(Infenoen)对驱动IC的分类图示,按照隔离和非隔离要求分类的常见驱动IC,其实隔离驱动的其实质是绝缘,这也是驱动构成的核心内容。
< 隔 离 和 非 隔 离 驱 动 >
电平转换驱动也就是电平移位驱动,也是非隔离驱动的一种,通常用来驱动浮动管,也就是高边侧的开关管,这类驱动IC通常也包含了低边侧驱动,以便匹配驱动我们系统中的半桥拓扑结构,这种非隔离驱动也是我们常见的一类,在高电压系统中的隔离型应用中,多数作为中间驱动,即放大级,和隔离驱动配合使用,隔离驱动的隔离方式包含了常见的光隔离、磁隔离以及磁隔离,它们都是电气绝缘的一种方式,关于这些,后面我们会重点介绍。