隔離式 IGBT 柵極驅(qū)動器需要隔離電源以實現(xiàn)安全隔離和電平轉(zhuǎn)換。遺憾的是，基于標(biāo)準(zhǔn)電源控制 IC 的隔離電源設(shè)計并非易事。使用分立元件定制解決方案需要專業(yè)知識和大量驗證工作，這些元件占用大量電路板空間并增加元件故障的可能性。更希望將功率轉(zhuǎn)換功能集成到柵極驅(qū)動器中，以便于設(shè)計、占用空間小和可靠性高。
    工業(yè)快速以太網(wǎng)    隔離式 IGBT 柵極驅(qū)動器需要隔離電源以實現(xiàn)安全隔離和電平轉(zhuǎn)換。遺憾的是，基于標(biāo)準(zhǔn)電源控制 IC 的隔離電源設(shè)計并非易事。使用分立元件定制解決方案需要專業(yè)知識和大量驗證工作，這些元件占用大量電路板空間并增加元件故障的可能性。更希望將功率轉(zhuǎn)換功能集成到柵極驅(qū)動器中，以便于設(shè)計、占用空間小和可靠性高。

    隔離式反激轉(zhuǎn)換器框圖

    反激式轉(zhuǎn)換器在不連續(xù)模式下使用直接占空比控制。輸出電壓通過集成光耦合器反饋，如圖 1 所示。

    IGBT柵極驅(qū)動器隔離反激式轉(zhuǎn)換器設(shè)計
    可以觀察到這種拓?fù)涞囊恍┲苯雍锰帯?br>    輸出電壓通過集成反饋逐門調(diào)節(jié)。
    隔離邊界與柵極驅(qū)動器完全對齊，從而實現(xiàn)緊湊的 PCB 布局。
    主開關(guān) Msw 進(jìn)一步集成到柵極驅(qū)動器 IC 中。
    分立元件少，易于設(shè)計。
    雙極性柵極偏置可以通過簡單的齊納二極管 (D4) 和電阻器 (R4) 來實現(xiàn)。
    下面給出一個例子來說明詳細(xì)的設(shè)計過程
    電源規(guī)格
    以下是 HEV 和 EV 應(yīng)用中 IGBT 柵極驅(qū)動器的一組典型浮動電源規(guī)格。
    (3-1) [tex]Vin_{min}=8hspace {1mm}V,hspace {1mm}Vin_{max}=18hspace {1mm}V[tex]
    (3-2) [tex]Vcc2_{min}=18hspace {1mm}V,hspace {2mm}Vin_{max}=22hspace {1mm}V[tex]
    Vcc1 旨在通過 IC 初級側(cè)的內(nèi)部線性穩(wěn)壓器處理 8V 至 18V 的大輸入電源范圍。Vcc2 提供正柵極偏壓和負(fù)柵極偏壓。
    負(fù)載電流包括柵極驅(qū)動器 IC 的偏置電流 (Icc2) 和動態(tài)柵極驅(qū)動電流 Igate，其中
    (3-3) [tex]I_{gate}=f_{pwm}×Q{g}'[tex]
    f(pwm) 是 IGBT 的 PWM 開關(guān)頻率，Qg' 是柵極電壓從 Vee2 切換到 Vcc2 時的柵極電荷。在許多情況下，它小于 IGBT 數(shù)據(jù)表指定的 Qg，該數(shù)據(jù)表測量 -15 V 至 15 V 的柵極電荷。
    對于 [tex]Q{g}' = 4hspace {1mm}mu C,hspace {1mm} f_{PWM} = 10hspace {1mm}kHz[tex]
    (3-4)[tex]I_{gate} = 10hspace {1mm}kHz 乘以 4hspace {1mm}mu C = 40hspace {1mm}mA[tex]
    變壓器規(guī)格、緩沖器和輸出整流二極管
    在本節(jié)中，我們將研究與功率轉(zhuǎn)換相關(guān)的變壓器規(guī)格，例如初級和次級繞組電感以及匝數(shù)比。這些參數(shù)由最大輸入功率、最小輸入電壓、開關(guān)頻率范圍、最大占空比和最大初級電流限制決定。
    在圖 1 中，初級繞組的開關(guān)頻率為 60 kHz，最小值為 60 kHz。和最大。變化如下：
    (4-1) [tex]fs_{min} = 40hspace {1mm}kHz, hspace {1mm}fs_{typ} = 60hspace {1mm}kHz[tex]
    IC 硬性地將開啟占空比限制在 50% – 60%。建議您使用最大。最大負(fù)載的占空比為 50%，以確保 Vcc2 的良好調(diào)節(jié)。