作者 : ADI 現場應用工程師 Thomas Brand 

在功率電子（例如驅動技術）中，IGBT經常用作高電壓和高電流切換開關。這些功率電晶體由電壓控制，其主要損耗產生於開關期間。為了較大程度減小切換開關損耗，要求具備較短的開關時間。然而，快速切換開關同時隱含著高壓瞬變的危險，這可能會影響、甚至損壞處理器邏輯。因此，為IGBT提供合適閘極訊號的閘極驅動器，並同時執行提供短路保護且影響開關速度的功能。然而，在選擇柵極驅動器時，某些特性至關重要。

電流驅動能力

在切換開關期間，電晶體會處於同時施加了高電壓和高電流的狀態。根據歐姆定律，這將導致一定的損耗，具體則取決於這些狀態之持續時間（請參見圖2）。目標是要較大程度地減小這些時間段。此處的主要影響因素是電晶體的閘極電容，為實現開關必須對其進行充電/放電。較高的瞬態電流會加速此過程。

因此，能夠在更長時間內提供更高閘極電流的驅動器，對開關損耗更能發揮積極的作用。例如，ADI 的 ADuM4135 可以提供高達4 A的電流。根據IGBT的不同，這可能會使切換開關時間處於很小的幾ns範圍內。

時序

切換開關時間最小化的決定性因素是輸出上升時間(t_R)、下降時間(t_F)和傳播延遲(t_D)。傳播延遲定義為輸入緣到達輸出所需的時間，並取決於驅動器輸出電流和輸出負載。傳播延遲通常伴隨脈衝寬度失真(PWD)，其為上升緣時延和下降緣時延之間的差值。：

因為驅動器通常具有多個輸出通道，儘管採用相同的輸入驅動，但仍會具有不同的回應時間，因此會產生小的附加偏置，即傳播延遲偏斜(t_SKEW)。

隔離耐受電壓

在電力電子中，出於功能和安全考慮需要進行隔離。由於採用了閘極驅動器（例如在驅動技術中採用半橋拓撲形式），因此會與高匯流排電壓和電流接觸，隔離不可避免。功能方面的原因是功率級的驅動通常發生在低壓電路中，因此無法驅動半橋拓撲的高端開關，因為低端開關同時打開時，它的電位較高。同時，隔離代表在發生故障時高壓部分與控制電路的可靠隔離，因此可以進行人為接觸。隔離式閘極驅動器的介電強度通常為5kV(rms)/min或更高。

抗擾度

惡劣的工業環境要求應用對干擾源具有較佳抗擾度或抗干擾性。例如，RF雜訊、共模瞬變和干擾磁場是關鍵性因素，因為它們可以耦合到閘極驅動器中，並且會激勵功率級，使其在不希望的時間內進行開關。隔離式閘極驅動器的共模瞬變抗擾度(CMTI)定義了抑制輸入和輸出之間共模瞬變的能力。例如，ADuM4121 具有出色的大於150 kV/μs的規格值。 

本文提到的參數僅代表閘極驅動器規格的一部分，並不代表完整列表。其他決定性因素包括工作電壓、電源電壓、溫度範圍以及附加的整合功能（如米勒箝位和去飽和保護）。因此，可根據應用需求選擇大量不同的閘極驅動器。

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