栅极驱动器的工作原理是什么？栅极驱动器电压范围是多少

今天，小编将在这篇文章中为大家带来栅极驱动器的有关报道，通过阅读这篇文章，大家可以对栅极驱动器具备清晰的认识，主要内容如下。

一、栅极驱动器的工作原理

1、基本原理

栅极驱动器的基本原理是将控制信号（通常是低电压、低电流的信号）转换成适合MOSFET和IGBT的驱动信号（高电压、高电流的信号），从而控制这些器件的导通和截止。具体来说，栅极驱动器通过向MOSFET或IGBT的栅极施加适当的电压和电流，使其栅极电容充放电，进而控制器件的导通和截止状态。

2、关键参数

驱动电压 ：MOSFET和IGBT的栅极电压通常在10V到15V之间，但栅极驱动器的输出电压应大于这个范围，以确保器件能够可靠地导通和截止。栅极驱动器的输出电压范围通常根据具体应用和器件要求来确定。

驱动电流 ：为了充放电MOSFET和IGBT的栅极电容，栅极驱动器需要提供足够的电流。这些电流值通常在几百毫安到几安之间，具体取决于器件的栅极电容大小和开关速度要求。

驱动速度 ：MOSFET和IGBT的栅极电压变化速度很快，因此栅极驱动器必须能够快速充放电这些器件的栅极。驱动速度的快慢直接影响到器件的开关速度和效率。

抗干扰能力 ：在电力电子应用环境中，存在各种电磁干扰和噪声。栅极驱动器必须具有一定的抗干扰能力，以保证信号的可靠性和稳定性。

二、栅极驱动器电压范围

MOSFET的导通和关断是通过向其栅极施加电压实现的，电压由专用的栅极驱动器提供，如图1所示。栅极驱动器负责提供拉电流，使MOSFET的栅极充电至最终导通电压VGS(ON)，并在器件放电至最终关断电压VGS(OFF)时提供灌电流。

图1：栅极驱动器在MOSFET开/关操作中的驱动方式和电流路径。MOSFET模型包括寄生电容，如CGD和CGS，它们必须充电和放电。

栅极驱动的正电压应足够高，以确保MOSFET能够完全导通，同时又不超过最大栅极电压。在使用碳化硅MOSFET时，必须考虑到它们通常需要比硅MOSFET更高的栅极电压。同样，虽然0 V的电压足以确保硅MOSFET关断，但通常建议SiC器件采用负偏置电压，以消除寄生导通的风险。在关断过程中，允许电压向下摆动到-3 V甚至-5 V，这样就有了一定的余量或裕度，可以避免在某些情况下触发VGS(TH)，从而意外导通器件。

以这种方式负偏置栅极电压还能降低MOSFET的EOFF损耗。如图2所示，在驱动安森美的第2代"EliteSiC M3S "系列SiC MOSFET时，将关断电压从0 V降到-3 V，可将EOFF损耗降低25%。

图2：负栅极偏置

RDS(ON)是当器件通过施加到栅极上的特定栅极到源极电压（VGS）导通时，MOSFET的漏极和源极之间的电阻。随着VGS的增加，RDS(ON)通常会减小，一般来说，RDS(ON)越小越好，因为MOSFET被用作开关。总栅极电荷QG(TOT)是使MOSFET完全导通所需的电荷，单位为库仑，通常与RDS(ON)成反比。QG(TOT)电荷由栅极驱动器提供，因此驱动器必须能够提供拉灌所需的电流。

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