标签: 栅极驱动器

ACPL-302J 是一款高度集成的 2.5A 栅极驱动光耦合器，经过精心设计，可用于驱动大功率工业应用中的 IGBT （绝缘栅双极晶体管）和功率 MOSFET 。其精巧的设计和强大的功能使其成为效率、安全性和可靠性至关重要的系统中不可或缺的组件。本文详细介绍了 ACPL-302J 光耦合器，重点介绍其先进功能以及在电机驱动器、电源逆变器和可再生能源解决方案等大功率工业系统中的应用。 主要功能：近距离观察 集成反激控制器： ACPL-302J 的核心是集成反激控制器，可实现隔离的 DC-DC 转换。此功能对于需要电源隔离的栅极驱动应用特别有益，可确保大功率组件安全高效地运行而不会受到干扰。 IGBT 去饱和感应：内置的去饱和感应和故障反馈机制可防止短路。通过检测 IGBT 中的过流情况， ACPL-302J 可以快速响应以防止潜在损坏，使其成为高功率环境中不可或缺的关键组件，在这种环境中，安全性不容妥协。 有源米勒箝位：有源米勒箝位增加了另一层保护。此功能可确保 IGBT 栅极即使在高 dV/dt 条件下也能保持稳定，防止意外开启而导致设备损坏。在快节奏的电力电子世界中，每一毫秒都至关重要，此功能至关重要。 欠压锁定 (UVLO) ： ACPL-302J 的 UVLO 功能进一步增强了安全性，该功能包括反馈，以防止栅极驱动器在不安全的条件下运行。这不仅可以保护系统，还可以延长相关组件的使用寿命，确保长期可靠性。 快速传播延迟：精度是需要精确计时的应用中的关键，而 ACPL-302J 凭借其快速传播延迟和出色的时序偏差性能实现了这一目标。无论是在电机驱动器还是电源逆变器中，这款光耦合器都能确保信号以最小的延迟传输，从而保持高速运行的完整性。 ACPL-302J 的应用优势 工业电机驱动器：在电机驱动系统中， ACPL-302J 在控制和隔离大功率组件方面发挥着至关重要的作用。它能够满足工业环境的需求，再加上其保护功能，使其成为确保平稳安全运行的理想选择。 电源逆变器： ACPL-302J 在将直流电转换为交流电方面的效率使其成为高效电源逆变器的绝佳选择。无论是在可再生能源系统还是工业应用中，这款光耦合器都能提供必要的隔离和控制，以优化电源转换过程。 可再生能源系统：在太阳能和风能系统中，电源隔离和高效转换至关重要，而 ACPL-302J 则大放异彩。其设计非常适合这些应用，可提供有效利用可再生能源所需的可靠性和性能。 ACPL-302J 采用紧凑型 SO-16 封装，不仅功能强大，而且用途广泛，可无缝融入空间受限的设计中，而不会牺牲性能。它能够承受恶劣的工业环境，同时提供高可靠性，使其成为寻求构建强大、高效系统的工程师的首选解决方案。 总之， ACPL-302J 不仅仅是一个光耦合器；它是高功率工业应用的综合解决方案。其先进的功能与紧凑的设计相结合，确保它满足现代系统的严格要求，使其成为电力电子领域的宝贵资产。

本设计指南分为三部分，旨在讲解如何为电力电子应用中的功率开关器件选用合适的隔离栅极驱动器，并分享实战经验。本文为第一部分，主要包括隔离式栅极驱动器的介绍和选型指南。 本文引用地址： 安森美的隔离栅极驱动器专为满足 SiC （碳化硅）和 GaN （氮化镓） 等 技术所需的最高开关速度和系统尺寸限制而设计，为 MOSFET 提供可靠的控制。电力电子行业的许多设计人员在使用 Si MOSFET 、 SiC 和 GaN MOSFET 方面具有丰富的经验， 可谓 是专家级用户。系统制造商对提高设计的能效越来越感兴趣。为了在市场中取得领先地位，高能效与低成本的结合至关重要。从半导体材料的角度来看，该领域已经取得了显著进步，现在有一些产品能够高速开关，从而提高系统级效率，同时减小尺寸。 栅极驱动器 ——是什么、为何使用以及如何工作？ 功率 MOSFET 是一种电压控制型器件，可用作电源电路、电机驱动器和其他系统中的开关元件。栅极是每个器件的电气隔离控制端。 MOSFET 的其他端子是源极和漏极。 为了操作 MOSFET ，通常需要将电压施加于栅极（相对于源极或发射极）。使用专用驱动器向功率器件的栅极施加电压并提供驱动电流。 栅极驱动器用于导通和关断功率器件。为此，栅极驱动器对功率器件的栅极充电，使其达到最终的导通电压 VGS(ON) ，或者驱动电路使栅极放电到最终的关断电压 VGS(OFF) 。为了在两个栅极电压电平之间实现转换，栅极驱动器、栅极电阻和功率器件之间的环路中会产生一定的功耗。 如今，用于中低功率应用的高频转换器主要利用栅极电压控制器件，如 MOSFET 。 对于高功率应用，当前使用的最佳器件是碳化硅 (SiC) MOSFET ，快速导通 / 关断这种功率开关需要更高的驱动电流。栅极驱动器不仅适用于 MOSFET ，而且适用于宽禁带中目前只有少数人知道的新型器件，如碳化硅 (SiC) FET 和氮化镓 (GaN) FET 。 栅极驱动器是一种功率放大器，它接受控制器 IC 的输入，并产生适当的大电流以驱动功率开关器件的栅极。 以下简要总结了使用栅极驱动器的原因： 栅极驱动阻抗 栅极驱动器的功能是快速导通和关断功率器件以减少损耗。为了避免米勒效应或某些负载下的慢速开关所导致的交叉导通损耗，驱动器必须以比相对晶体管上的导通状态更低的阻抗建立关断状态。负栅极驱动裕量对于减少这些损耗起着重要作用。 源极电感 这是栅极驱动器电流环路和输出电流环路共享的电感。负栅极驱动电压裕量与源极引线电感相结合，会对负载下输出的开关速度产生直接影响，这是源极电感的源极退化效应（源极引线电感将输出开关电流耦合回栅极驱动，从而减缓栅极驱动）造成的。 栅极驱动器在功率 MOSFET 的栅极 (G) 和源极 (S) 之间施加电压信号 (VGS) ，同时提供一个大电流脉冲，如图 1 所示。 · 使 CGS 、 CGD 快速充电 / 放电 · 快速导通 / 关断功率 MOSFET 图 1. 栅极驱动电流路径 为何使用电流隔离？ 高功率应用需要电流隔离以防止触发危险的接地环路，否则可能导致噪声，使得两个电路的接地处于不同的电位，进而损害系统的安全性。此类系统中的电流对人类可能致命，因此必须确保最高水平的安全性。电气或电流隔离是指处于不同电位的两个点之间未发生直流循环的状态。 更确切地说，在电流隔离状态下，无法将载流子从一个点移至另一点，但电能（或信号）仍然可以通过其他物理现象（如电磁感应、容性耦合或光）交换。这种情况等效于两个点之间的电阻无限大；在实践中，达到大约 100 M Ω 的电阻就足够了。如果损坏仅限于电子元器件，则安全隔离可能是不必要的，但如果控制侧涉及到人的活动，那么高功率侧和低电压控制电路之间需要电流隔离。它能防范高压侧的任何故障，因为即使有元器件损坏或失效，隔离栅也会阻止电力到达用户。为防止触电危险，隔离是监管机构和安全认证机构的强制要求。以下是关于使用原因和许多功率应用中的电流隔离方法的总结。 · 防范并安全地承受高压浪涌，避免损坏设备或危害人类。 · 保护昂贵的控制器 - 智能系统 · 在具有高能量或长距离分离的电路中，耐受较大的电位差和破坏性接地环路 · 与高压高性能解决方案中的高压侧元器件可靠地通信 图 2. 非隔离与隔离 隔离式栅极驱动器选型指南 下面说明如何进行隔离式栅极驱动器的选型。例如，对于工作电压较低的系统，只要控制器的承受电压在允许范围内，开关器件便可直接连接到控制器。但是，栅极驱动器是大多数电源转换器中的常见元件。由于控制电路以低压工作，因此控制器无法提供足够的功率来快速安全地断开或闭合功率开关。因此，将控制器的信号发送到栅极驱动器，栅极驱动器能够承受更高的功率，并可以根据需要驱动 MOSFET 的栅极。在高功率或高压应用中，电路中的元件会承受较大电压偏移和高电流。如果电流从功率 MOSFET 泄漏到控制电路，功率转换电路中的高电压和电流很容易烧毁晶体管，导致控制电路严重崩溃。此外，高功率应用的输入和输出之间必须具有电流隔离以保护用户和其他器件。 栅极驱动电压范围 转换器的工作电压取决于开关元件（如 Si MOSFET 或 SiC MOSFET ）的规格。必须确认转换器输出电压不超过开关元件栅极电压的最大值。 栅极驱动器的正电压应足够高，以确保栅极完全导通。还需要确保驱动电压不超过绝对最大栅极电压。 Si-MOSFET 通常使用 +12V 的驱动电压， +15V 通常用于驱动 SiC ， GaN 的栅极电压为 +5V 。 0-V 的栅极电压可以使所有器件处于关断状态。一般而言， MOSFET 不需要负偏置栅极驱动， SiC 和 GaN MOSFET 有时会使用这种栅极驱动。在开关应用中，强烈建议对 SiC 和 GaN MOSFET 使用负偏压栅极驱动，因为在高 di/dt 和 dv/dt 开关期间，非理想 PCB 布局引入的寄生电感可能会导致功率晶体管的栅源驱动电压发生振铃。以下是每种开关器件的适用栅极驱动电压。 隔离能力 此能力由系统的工作电压决定。系统工作电压与隔离能力成正比。隔离式栅极驱动器的关键参数之一是其 隔离电压额定值。隔离额定值旨在避免意外电压瞬变破坏与电源相连的其他电路，因此拥有正确的隔离额定值是保护用户免受潜在有害电流放电影响的关键。另外，此额定值可以让转换器内的信号免受噪声或意外共模电压瞬变的干扰。隔离值通常表示为隔离层可以承受的电压量。在大部分隔离式栅极驱动器数据表中，隔离电压是以最大重复峰值隔离电压 (VIORM) 、工作隔离电压 (VIOWM) 、最大瞬变隔离电压 (VIOTM) 、最大浪涌隔离电压 (VIOSM) 、 RMS 隔离电压 (VISO) 之类参数列出。系统工作电压越高，所需的转换器隔离能力越高。 安森美的隔离式栅极驱动器在 MPS 测试仪（型号 MSPS-20 ）上进行生产测试。 隔离电容 隔离电容是转换器输入侧和输出侧之间的寄生电容。通过以下公式可知，隔离电容与漏电流成正比。 其中：Ileak ：漏电流， fS ：工作频率， CISO ：隔离电容。 VSYS ：系统工作电压 功率损耗与漏电流成正比。如果系统需要在高工作频率和高电压下运行，我们需要更加注意转换器隔离电容的大小，避免温度上升过高。 共模瞬变抗扰度 (CMTI) 共模瞬变抗扰度 (CMTI) 是与隔离式栅极驱动器相关的主要特性之一，尤其是当系统以高开关频率运行时。这一点很重要，因为高摆率（高频）瞬变可能会破坏跨越隔离栅的数据传输。隔离栅两端（即隔离接地层之间）的电容为这些快速瞬变跨过隔离栅并破坏输出波形提供了路径。此特性参数的单位通常为 kV/uS 。 如果 CMTI 不够高，则高功率噪声可能会耦合跨过隔离式栅极驱动器，从而产生电流环路并导致电荷出现在开关栅极处。此电荷如果足够大，可能会导致栅极驱动器将此噪声误解为驱动信号，这种直通会造成严重的电路故障。 电流驱动能力考量 短时间内能够提供/ 吸收的栅极电流越高，栅极驱动器的开关时间就越短，受驱动的晶体管内的开关功率损耗就越低。 峰值拉电流和灌电流（ISOURCE 和 ISINK ）应高于平均电流 (IG, AV) ，如图 3 所示。 图 3. 电流驱动能力定义 对于每个驱动器电流额定值，在所示时间内可以切换的最大栅极电荷 QG 近似值可以计算如下：所需的驱动器电流额定值取决于在多少开关时间 tSW−ON/OFF 内必须移动多少栅极电荷 QG ，因为开关期间的平均栅极电流为 IG 。 其中，tSW,ON/OFF 表示应以多快的速度切换 MOSFET 。如果不知道，可从开关周期 tSW 的 2% 开始。 栅极驱动器峰值拉电流和灌电流近似值可以使用下面的公式计算。 导通时（拉电流） 关断时（灌电流） 其中，QG 为 VGS = VCC 时的栅极电荷， tSW, ON/OFF = 开关通断时间， 1.5 = 经验确定的系数（受经过驱动器输入级和寄生元件的延迟影响） 栅极电阻考量 确定栅极电阻的大小时，应考虑降低寄生电感和电容造成的振铃电压。但是，它会限制栅极驱动器输出的电流能力。导通和关断栅极电阻引起的受限电流能力值可以使用下面的公式获得。 其中：ISOURCE ：峰值拉电流， ISINK ：峰值灌电流， VOH ：高电平输出压降， VOL ：低电平输出压降 安森美的隔离式栅极驱动器 安森美提供各种基于集成磁耦合无芯变压器的隔离式栅极驱动器，适合开关速度非常高并存在系统尺寸限制的应用，并且能够可靠地控制 Si MOSFET 和 SiC FET 。 我们提供经UL 1577 、 SGS FIMKO IEC 62368-1 和 CQC GB 4943.1 认证的功能性和增强型隔离产品。我们的隔离式栅极驱动器既有工业用产品，也有通过汽车应用认证的产品。 这些隔离式栅极驱动器集成了多种特性，可承受高 CMTI 电平，具备多种 UVLO 选择，并提供快速传播延迟（包括较短延迟不匹配）和最短脉冲宽度失真。 特别是，安森美即将推出的新品将提供一种在栅极驱动环路中产生负偏压的简单方法，适合驱动SiC MOSFET 。如果 PCB 布局和 / 或封装引线在功率晶体管 Vg 中产生高振铃，这种负偏压将非常有用。这种栅极电压振铃一般发生在高 di/dt 和 dv/dt 开关条件下。为使振铃低于阈值电压以防止杂散导通，一般会在栅极驱动器上施加负偏压。此外还可以提供不同的选项，可生成 -2V 、 -3V 、 -4V 和 -5V 电压以适应所有配置。安森美的隔离式栅极驱动器提供多种封装选项，包括小型 LGA 和 SOIC 8 引脚至 16 引脚变体。 以下是安森美隔离式栅极驱动器系列的主要特性、电气规格和安全相关认证。 表 1. - 正在开发 - 选配，按需提供 - 已规划 隔离式栅极驱动器支持工具 安森美主页上提供了电流隔离式栅极驱动器的所有相关文档，包括数据表、设计和开发工具、仿真模型、应用笔记、评估板文档、遵从性报告等。 主要相关驱动器包括： ● NCP51560 ● NCP51561 和 NCV51561 ● NCP51563 和 NCV51563

在当今的数字时代，电子元件是塑造我们生活的无数技术奇迹的支柱。从智能手机到电动汽车以及介于两者之间的所有产品，电子元件都发挥着至关重要的作用。称为栅极驱动器的关键组件在控制半导体器件的开关方面发挥着关键作用。本文深入探讨了栅极驱动器的原理、其重要性以及它们如何促进电子电路和系统的高效运行。 什么是栅极驱动器？ 栅极驱动器 是一种电子电路，充当低压控制信号和高功率半导体开关【例如 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和IGBT（绝缘栅双极晶体管）】之间的接口。栅极驱动器是许多应用的重要组成部分，包括电机驱动、功率逆变器和电源。 栅极驱动器工作原理： 栅极驱动器的主要功能是提供必要的电压和电流水平以有效地打开和关闭功率半导体器件。栅极驱动器采用各种工艺和技术来确保精确地控制和保护。让我们探讨一下管理及其运作的基本原则： 信号放大：栅极驱动器放大从微控制器或其他控制电路接收的控制信号，以为功率半导体器件提供所需的栅源电压 (Vgs)。这种放大可确保设备快速可靠地打开或关闭。 隔离：在许多应用中，控制电路和功率半导体之间的电气隔离对于防止电压反馈或接地环路问题至关重要。栅极驱动器通常采用光耦合器或其他隔离方法来保持这种隔离。 保护机制：栅极驱动器集成了过流和过压保护、短路保护和欠压锁定等保护功能，以保护栅极驱动器本身和所连接的半导体器件。 死区时间控制：为了避免直通电流，栅极驱动器包含一种控制死区时间的机制，确保半桥或全桥配置的高侧和低侧开关不会同时打开。 栅极驱动器应用： 栅极驱动器广泛应用于各种行业和技术： 电力电子：逆变器、转换器和电机驱动器通常依靠栅极驱动器来控制功率器件的开关，从而实现高效的能量转换和电机控制。 可再生能源：栅极驱动器是太阳能逆变器和风力发电系统的关键组件，有助于调节可再生能源的能量流。 汽车电子：电动和混合动力汽车在其动力总成系统中使用栅极驱动器来管理用于推进和电池管理的电源开关。 工业自动化：栅极驱动器在机器人、制造设备和过程自动化的控制系统中发挥着至关重要的作用。 栅极驱动器是电子领域的无名英雄，可在各种应用中实现功率半导体器件的精确控制和保护。了解栅极驱动器的工作原理对于工程师和爱好者来说至关重要，因为它构成了跨多个行业的电子电路和系统高效可靠运行的基础。无论是在可再生能源、汽车技术还是工业自动化领域，栅极驱动器都是确保现代电子产品无缝运行的基本组件。

用于电力电子器件的栅极驱动器 栅极驱动器是一种功率放大器，它接受来自控制器 IC的低功耗输入，并为功率器件产生适当的高电流栅极驱动。随着对电力电子器件的要求不断提高，栅极驱动器电路的设计和性能变得越来越重要。 功率半导体器件是现代 电力电子 系统的核心。这些系统利用许多门控半导体器件，如普通晶体管、 FET、BJT、MOSFET、IGBT 等作为开关模式电源 （ SMPS）、通用电源 （ UPS） 和电机驱动器中的开关元件。电力电子的现代技术发展通常跟随功率半导体器件的发展。 电力电子行业的功率电平要求和开关频率越来越高。金属氧化物半导体场效应晶体管 （ MOSFET） 和绝缘栅双极晶体管 （IGBT） 是大多数应用中用于中高功率开关电源的两种最受欢迎和最高效的半导体器件。 MOSFET 或 IGBT 的栅极是每个器件的电隔离控制端子。这些器件的其他端子是源极和漏极或发射极和集电极。为了工作MOSFET/IGBT，通常必须向栅极施加相对于器件源极/发射极的电压。为了驱动这些开关器件导通，栅极端子必须相对于其源极/发射极设为正极。 功率器件的开关行为受三个端子之间的寄生电容的影响，即栅极到源极（ C GS ）、栅极至漏极 （ C GD ） 和漏源到源极 （ C DS ），通常是非线性的，是偏置电压的函数。对栅极电容充电会使功率器件导通并允许电流在其漏极和源极端子之间流动，而放电时，它会关闭器件，并在漏极和源极端子上阻塞大电压。 功率器件的栅极电压不会增加，除非其栅极输入电容充电，并且功率器件在其栅极电压达到栅极阈值电压（ V 千 ).五世 千 功率器件定义为在其源极和漏极区域之间创建导通路径所需的最小栅极偏置。对于将功率器件作为开关操作，电压足以大于 V 千 应应用于栅极和源极 /发射极端子之间。 用于电力电子器件的栅极驱动器 在高功率应用中，电源开关的栅极永远不能由逻辑 IC（PWM控制器）的输出驱动。由于这些逻辑输出具有低电流能力，对栅极电容充电需要过多的时间，很可能比开关周期的持续时间长。因此， 必须使用专用驱动器来施加电压并向功率器件的栅极提供驱动电流。 这可以是一个驱动电路，也可以作为专用 IC、分立晶体管或变压器实现。它也可以集成在PWM控制器IC中。 栅极驱动器是一种功率放大器，它接受来自控制器 IC的低功耗输入，并为功率器件产生适当的高电流 栅极 驱动。当 PWM控制器无法提供驱动相关功率器件栅极电容所需的输出电流时，使用它。 栅极驱动器电路是电力电子系统的组成部分。栅极驱动器是大功率电子器件和控制电路之间的重要接口，用于驱动功率半导体器件。 DC-DC转换器或SMPS的输出主要取决于栅极驱动器电路的行为，这意味着如果栅极驱动器电路不能正确驱动功率器件的栅极，DC-DC转换器的输出将不符合设计要求。因此，栅极驱动电路的设计在电力电子转换器的设计中至关重要。 栅极驱动器的类型 低边驱动器 — 用于驱动以地为参考的开关（低边开关）。 高边低边驱动器 — 用于驱动桥式布置中连接的两个开关（浮动和接地参考开关）。 栅极驱动器隔离 电源逆变器和转换器的栅极驱动电路通常需要电气隔离，以实现功能和安全目的。监管和安全认证机构强制要求隔离，以防止电击危险。它还可以保护低压电子设备免受高功率侧电路故障和控制侧人为错误造成的任何损坏。系统中各种功能电路之间的电气隔离可防止它们之间的直接传导路径，并允许单个电路具有不同的接地电位。信号和功率仍然可以使用电感、电容或光学方法在隔离电路之间传递。 功率器件的许多应用（例如，需要高功率密度和高效率的转换器）都需要隔离式栅极驱动电路。例如，在半桥、全桥、降压、双开关正激和有源钳位正激等功率转换器拓扑中，存在高低开关 ， 因为低边驱动器不能直接用于驱动高功率器件。高功率器件需要一个隔离式栅极驱动器，因为上部器件的源极和发射极不位于地电位（浮动）。 在带有驱动电路的简单桥式拓扑结构中，开关 1的源端可以浮动在从地到直流总线电位的任何位置。因此，驱动高边开关需要两样东西： 1. 浮动电源 — 为与此浮动中点电位相关的任何电路供电。 2. 电平转换器 — 将 PWM 控制信号传送到浮动驱动器电路。 基本上，有两种常用技术可用于实现隔离式栅极驱动器： 磁性 （使用栅极驱动变压器）和 光学 （使用光耦合器）。

介绍 在电机驱动应用中为功率级选择隔离式栅极驱动器时，您有多种选择。栅极驱动器可简单可复杂，具有集成米勒箝位、分离输出或绝缘栅双极晶体管 （ IGBT） 发射极的欠压 （UVLO） 锁定参考等功能。 输入级有两个选项：电压输入级或电流输入级。在本文中，我将介绍这两种输入级选项，并提供在为应用选择带输入级的栅极驱动器时应考虑的一些细节。 电压输入级 电压输入器件接受互补金属氧化物半导体脉宽调制（ PWM）信号，直接进入低压侧或初级侧的栅极驱动器。图1所示为典型电压输入隔离式栅极驱动器的示例。输入引脚IN+和IN-可通过大多数微控制器（MCU）提供的逻辑电平控制信号轻松驱动。虽然IN+和IN-位于初级侧，但电压栅极驱动器只需要其中一个输入来接收信号即可工作。同时具有IN+和IN-允许您将PWM输入信号配置为反相或同相。 如果需要更高的抗噪性，可以实现互补或反相逻辑 PWM输入。如果仅为应用选择一个单输入引脚，则可以使用另一个引脚启用或禁用功能 。 图 1：带电压输入级的单通道隔离式栅极驱动器 电流输入级 电流输入器件使用电流信号进入初级侧的栅极驱动器。图 2所示为典型电流输入隔离式栅极驱动器的示例。这些器件也称为光兼容器件，以匹配传统光耦合器。在传统光耦合器中，电流信号驱动器件内部的LED在您希望栅极驱动器导通时亮起。LED发出的光由光电探测器接收。LED和光电探测器在光耦合器内部物理分离，从而在栅极驱动器的初级侧和次级侧之间实现电流隔离。 TI 驱动器使用仿真二极管（e-二极管），有助于提高栅极驱动器使用寿命期间的可靠性。TI 的光兼容栅极驱动器器件使用电容隔离与 e 二极管配对，以实现引脚对引脚解决方案，这是对基于光学的栅极驱动器的直接升级。e二极管输入级不易受会缩短光耦合器栅极驱动器寿命的影响，例如高温导致的性能下降或输入正向电流的应力，这两者都会降低LED的亮度。采用 e-二极管的 TI 光兼容解决方案有助于延长电机驱动应用中的系统寿命，并在更宽的环境温度范围内工作。 图 2：具有电流（光兼容）输入级的单通道隔离式栅极驱动器 电压和电流输入栅极驱动器之间存在系统级差异。基于电压的解决方案需要较少的外部元件，因此具有较小的总解决方案尺寸。 MCU可以直接驱动基于电压的驱动器，而基于电流的驱动器需要一个外部缓冲器，将来自MCU的电压信号转换为馈入栅极驱动器的电流。 图 3比较了电压输入和电流输入栅极驱动器，以及驱动IGBT所需的外部元件。传统上，许多设计人员使用电流输入器件来帮助提高栅极驱动器的抗扰度。与电压信号相比，电流信号不太容易受到噪声的影响，例如长距离的电磁干扰。在IN+和IN-中添加低通滤波器还有助于提高栅极驱动器的抗扰度并保持信号完整性。 图 3：比较电压输入和电流输入栅极驱动器 联锁有助于防止电机驱动功率级的击穿，保护高侧和低侧配置中的电源开关。通过将高端驱动器的阳极连接到低边驱动器的阴极，可以实现与电流输入级栅极驱动器的互锁，反之亦然。对于具有单个输入的电压输入级栅极驱动器，如果栅极驱动器同时支持 IN+ 和 IN-，则可以实现与外部逻辑元件的互锁，或者将高端驱动器的 IN+ 连接到低端驱动器的 IN-（反之亦然）。图4显示了一个具有电流输入栅极驱动器的典型联锁示例。 图 4：带电流输入栅极驱动器的联锁示例 TI 为电压或电流输入选项提供栅极驱动器，下表 1 对此进行了比较。 TI 栅极驱动器系列 输入类型 米勒夹具 拆分输出 以发射器为参考的 UVLO 简单的单路输出 UCC23514 当前 UCC23514M UCC23514S UCC23514E UCC23514V UCC5310 UCC5320 UCC5350 UCC5390 电压 UCC5310MC， UCC5350MC UCC5320SC， UCC5350SB， UCC5390SC UCC5320EC， UCC5390EC – 表 1：具有替代引脚排列选项的简单隔离式栅极驱动器 结论 栅极驱动器的输入级对您的电机驱动应用有多种影响，系统要求决定了您的选择。无论您是需要减小整体解决方案尺寸、最大限度地提高抗噪性还是实施击穿保护， 都提供多种选项来帮助您设计下一个电机驱动功率级。