闸极驱动器

✍ dations ◷ 2025-05-21 00:52:07 #功率电子学

闸极驱动器(gate driver)是一种功率放大器,可以让控制集成电路产生的小功率讯号来驱动功率晶体(例如IGBT或是功率级MOSFET)的闸极。闸极驱动器可能是附在功率晶体上,也有可能是独立的元件。闸极驱动器会包括位准转换器以及放大器电路。

MOSFET和双极性晶体管不同,MOSFET在没有切换(切换导通或是切换关断)时,不需要固定的功率输入。MOSFET的隔离闸极会形成电容器(闸极电容),在每一次切换导通或关闭时,会需要充电或放电。晶体管的基极至少需要特定的电压才能导通,同様的,闸极电容需要一定的电压才能充电,让晶体导通。同样的,若要关断晶体,也需要释放电容器上的电荷,因此闸极电容也需要放电。

在功率晶体导通或是关断,不会立刻就切换到完全导通或是完全不导通的状态,切换过程中可能会有短暂时间通过大电流,且功率晶体上有较大的电压。因此在切换时会使晶体发热,若控制不当,甚至会破坏功率晶体。因此有需要使切换时间越短越好,以降低其切换损失。一般的切换时间约在微秒等级。晶体的切换时间和驱动闸极需要的电流成反比。因此切换电流一般会要求在数百mA的等级,甚至会到数安培的大小,因为一般的闸极电压会在10-15V之间,切换时会需要消耗数瓦特的功率。假如需要高速的切换大电流,例如直流-直流转换器或是大型的电动机,会将数个功率晶体并联,以提供够大的切换电流及功换功率。

功率晶体的切换信号一般是由逻辑电路或是单片机提供,其输出信号的电流一般会限制在数毫安。若功率晶体直接以此信号驱动,其切换速度会非常的慢,而且产生的切换损失很大。在切换时,闸极电容会快速的抽电流,可能会从逻辑电路或是单片机抽取过多的电流,造成元件的永久损坏。为了避免此一情形,会在逻辑电路及单片机输出电路和功率晶体之间加上闸极驱动器。

H桥的高电压端驱动器会使用电荷泵作为闸极驱动器,以切换高电压端n-channel的功率MOSFET及绝缘栅双极晶体管。使用这类元件的原因是其性能良好,但是需要比电源轨电压小一些的闸极电压。若半桥的中心点电压降低时,电容可以透过二极管充电,电荷会在稍晚时间驱动高电压端的FET闸极,使其电压略高于电源轨电压,使此导通。此法可以让桥式电路定期切换,也避免了隔离的电源供应器,可以在高电压端及低电压端都使用效率较好的n-channel元件。

相关

  • 末次冰期末次冰期(英语:Last glacial period)是距今时间最近的一次冰期,发生于第四纪的更新世晚期,始于约11万年前,终于1.2万年前。末次冰期内,各地冰盖亦曾出现数次的进退。冰退称为间冰段
  • 亚太营运中心亚太营运中心(英语:Asia-Pacific Regional Operations Center)是中华民国李登辉政府于1990年代推动的经济政策,以发展台湾成为亚太地区的经济枢纽为目标。所谓的“营运中心”是
  • 1785年公元前1780年,最后的猛犸象在弗兰格尔岛灭绝,可能是由于气候变化和狩猎。
  • 副热带干旱半干旱气候副热带干旱半干旱气候主要分布于热带干旱半干旱气候的向高纬一侧,约在纬度25至35度的大陆西岸和内陆地区。具体分布于:北非、约旦、叙利亚、伊拉克、美国西南部、墨西哥北部、
  • 斯坦福监狱实验斯坦福监狱实验(英语:Stanford prison experiment)是1971年由美国心理学家菲利普·津巴多领导的研究小组于斯坦福大学心理学系大楼地下室的模拟监狱内,进行的一项关于人类对囚禁
  • 2019年阿根廷及乌拉圭大停电2019年阿根廷及乌拉圭大停电(或称2019年南美大停电)发生在6月16日,乌拉圭全国、阿根廷大部分地区、巴拉圭部分地区出现停电,一共造成4800万人受影响无电力供应。阿根廷能源部长
  • 流体力学期刊流体力学期刊()是流体力学领域的同行评审学术期刊,发表的内容包括理论、计算及实验流体力学领域的原创研究。流体力学期刊由剑桥大学出版社发行,与剑桥大学、尤其是剑桥的应用数
  • 奇努阿·阿切贝奇努阿·阿切贝(英语:Chinua Achebe,发音为/ˈtʃɪnwɑː əˈtʃɛbeɪ/,1930年11月16日-2013年3月21日),本名阿尔伯特·奇努阿卢莫古·阿切贝(英语:Albert Chinụalụmọgụ Acheb
  • 格雷厄姆·查普曼格雷厄姆·阿瑟·查普曼(英语:Graham Arthur Chapman,1941年1月8日-1989年10月4日)是一位英国喜剧家、编剧和演员,是超现实喜剧团体蒙提·派森的六名成员之一。
  • 川上盛司川上盛司(1995年6月20日-),日本足球运动员,司职后卫,现效力伊拉瓦拉超级联赛(英语:Illawarra Premier League)球队卧龙岗联(英语:Wollongong United FC) 。