MOSFET和IGBT栅极驱动器电路的基本原理学习（2）

1.PWM直接驱动
驱动主开关晶体管栅极的最简单方法是利用 PWM 控制器的栅极驱动输出，如图

（1）如 图 8中所示，PWM 控制器和 MOSFET 之间可能有较大距离。由于栅极驱动和接地环路迹线形成的环路，这个距离形成了寄生电感，从而降低了开关速度，并导致栅极驱动波形中形成振铃。为了降低与栅极驱动连接相关的电感，需要更宽的 PCB 迹线。
（2）直接栅极驱动的另一个问题是PWM 控制器的驱动电流能力有限。极少有集成电路能提供高于 1A 的峰值栅极驱动能力。
2.旁路电容的确定
(1)位置
如果是独立的驱动器电路，无论采用栅极驱动IC 还是分立式解决方案，此电容器都必须置于附近，最好直接置于驱动器的偏置和接地连接上。
（2）大小

3.驱动器保护

（1）NPN 晶体管只能在一个方向上处理电流。高侧 NPN 可以拉电流，但不能灌电流，而低侧 NPN 则恰好相反。
（2）在开关期间，MOSFET 的源极电感器和输入电容器之间不可避免地会形成振荡，因此电流必须能够在驱动器输出端双向流动。为了提供反向电流的路径，通常需要使用低正向压降肖特基二极管来保护输出。该二极管必须放在非常靠近输出引脚和驱动器旁路电容器的位置。
（3）该二极管只能保护驱动器，而不能钳位栅源极电压，防止过度的振铃，特别是对于控制 IC 可能离 MOSFET 的栅-源端子较远时的直接驱动更是如此。

注：a.拉电流就是输出电流;灌电流就是吸收电流,也称为推挽输出，推就是拉电流，挽就是吸收电流
4.双 极 Totem-Pole 驱 动

（1）两个基极-发射极结可防止互相反向击穿
（2）假定环路区域非常小且 R GATE 可以忽略，则可使用晶体管的基极-发射极二极管将栅极电压钳制在 VBIAS+VBE 和 GND-VBE 之间（RB对应的电压等于两个三极管发射极处的电压，绝缘栅处的电压可以约等于零）
（3）NPN-PNP Totem-Pole 驱动器不需要使用任何肖特基二极管来实现反向电流保护（相对于驱动器保护的图，可通过VGND->VB1->VRB->VB2->VDRV）
5.速度增强电路
（1）开通速度通常受到电源中整流器组件的关断过程或反向恢复速度的限制。
（2）从理论上说，MOSFET 的关断速度只取决于栅极驱动电路。电流更高的关断电路可以更快对输入电容器放电，从而缩短开关时间，进而降低开关损耗。
（3）关断二极管的引入

关断的时候MOS管中的电容放电，DOFF导通，不仅使得电流增大，也使得关断速度的加快。

6.PNP 关断电路

（1）在 QOFF 的帮助下，在关断期间栅极和源极在 MOSFET 端子处形成局部短路。（关断的期间通过三极管三极管快速放电）
（2）DON 为开通电流提供路径。而且，DON 可以保护 QOFF 的基极-发射极结，防止在开通过程开始时出现反向击穿。
（3）与Totem-Pole 驱动器相似，MOSFET 栅极被关断电路钳制在大约 GND-0.7V 到 V DRV +0.7V 之间，从而消除了栅极电压应力过高的风险。
7.NPN 关断电路

（1）栅极放电电流有效地控制在局部。
8.NMOS 关断电路

R GATE 不但能像以前一样设置开通速度，还可用于在驱动信号时序有缺陷时防止在驱动器两个输出之间形成击穿电流。