设计高压侧栅极驱动电路与损耗

Mini-SPM系列产品,为低功率 (100W ~ 2.2kW) 电机驱动电路提供高效率、高可靠性和设计简便的方案。Mini-SPM采用内置高压驱动IC (HVIC) 作为栅极驱动电路，使设计更简单紧凑，从而大幅降低整个系统的成本并提高可靠性，并且更为系统设计人员带来极佳的高压侧栅极电路设计灵活性。本文着重讨论Mini-SPM采用的高压侧栅极驱动电路的特点和优点。设计中采用外接栅极电阻优化开关损耗和开关噪声之间的权衡，降低可能引起HVIC误操作的电压应力。本文中的讨论在通常情况下适用于所有IGBT驱动IC种类。
 
　　飞兆半导体已开发出Mini-SPM的最新版本，其额定功率为600V×(3~30)A。图1和图2所示分别为此种Mini-SPM的外观和内部功能块图。由于Mini-SPM具有低成本、高效率、高可靠性和设计简单的优点，因此广泛应用于空调、洗衣机、冰箱和其它工业应用中。
 
　　Mini-SPM最突出的特点之一是给予最终用户很大的设计灵活性，能够大幅提高系统的整体性能。Mini-SPM采用3个独立N极接线端子结构，有助用户方便、高效地检测各相的负载电
流，从而实现高效率、低成本电机驱动算法。高压侧外接栅极电阻能让设计人员调节Mini-SPM的开关速度，此举有助于优化开关损耗和开关噪声，并且降低电压应力(可能在极端条件下引起HVIC闭锁)。
　　本文着重介绍终端用户可以通过这类产品具备的一些优点，以及在设计高压侧栅极电阻时应考虑的问题。当然，除Mini-SPM外，这些讨论也适用于一般的逆变器应用。
　　采用HVIC栅极驱动电路的阻抗元件
　　图3所示为采用HVIC的栅极驱动电路及其外围电路。这包括了一个外部电路，用来给Mini-SPM的内置HVIC提供自举电压。Mini-SPM具有内置栅极电阻 (RG)，并可在高压侧栅极驱动电路添加额外的阻抗。在HVIC和高压侧IGBT发射极之间外接阻抗元件，设计人员可以调节高压侧的开关耗损和开关噪声。