概述

開關電源中大功率器件驅動電路的設計一向是電源領域的關鍵技術之一。普通大功率三極管和絕緣柵功率器件(包括VMOS場效應管和IGBT絕緣柵雙極性大功率管等),由于器件結構的不同,具體的驅動要求和技術也大不相同。前者屬于電流控制器件,要求合適的電流波形來驅動;后者屬于電場控制器件,要求一定的電壓來驅動。本文只介紹后者的情況。

VMOS場效應管(以及IGBT絕緣柵雙極性大功率管等器件)的源極和柵極之間是絕緣的二氧化硅結構，直流電不能通過,因而低頻的靜態(tài)驅動功率接近于零。但是柵極和源極之間構成了一個柵極電容Cgs，因而在高頻率的交替開通和關斷時需要一定的動態(tài)驅動功率。小功率VMOS管的Cgs一般在10-100pF之內,對于大功率的絕緣柵功率器件,由于柵極電容Cgs較大，在1-100nF,甚至更大,因而需要較大的動態(tài)驅動功率。更由于漏極到柵極的密勒電容Cdg,柵極驅動功率是不可忽視的。

為可靠驅動絕緣柵器件，目前已有很多成熟電路。當驅動信號與功率器件不需要隔離時，驅動電路的設計是比較簡單的，目前也有了一些優(yōu)秀的驅動集成電路，如IR2110。當需要驅動器的輸入端與輸出端電氣隔離時，一般有兩種途徑：采用光電耦合器，或是利用脈沖變壓器來提供電氣隔離。

光電耦合器的優(yōu)點是體積小巧,缺點是：A.反應較慢，因而具有較大的延遲時間(高速型光耦一般也大于500ns);B.光電耦合器的輸出級需要隔離的輔助電源供電。

用脈沖變壓器隔離驅動絕緣柵功率器件有三種方法：無源、有源和自給電源驅動。

無源方法就是用變壓器次級的輸出直接驅動絕緣柵器件，這種方法很簡單，也不需要單獨的驅動電源，但由于絕緣柵功率器件的柵源電容Cgs一般較大，因而柵源間的波形Vgs將有明顯變形，除非將初級的輸入信號改為具有一定功率的大信號，相應脈沖變壓器也應取較大體積。

有源方法中的變壓器只提供隔離的信號，在次級另有整形放大電路來驅動絕緣柵功率器件，當然驅動波形好，但是需要另外提供隔離的輔助電源供給放大器。而輔助電源如果處理不當，可能會引進寄生的干擾。

自給電源方法的已有技術是對PWM驅動信號進行高頻(1MHz以上)調制，該信號加在隔離脈沖變壓器的初級，在次級通過直接整流得到自給電源，而原PWM調制信號則需經(jīng)過解調取得，顯然，這種方法并不簡單,價格當然也較高。調制的優(yōu)點是可以傳遞的占空比不受限制。

當前市場上的成品驅動器,按驅動信號與被驅動的絕緣柵器件的電氣關系來分,可分為直接驅動和隔離驅動兩種,其中隔離驅動的隔離元件有光電耦合器和脈沖變壓器兩種。