パワー半導体ドライバ回路は、集積回路の重要なサブカテゴリであり、強力で、駆動レベルと電流を提供することに加えて、IGBT ドライバ IC に使用され、多くの場合、不飽和短絡保護、不足電圧シャットダウン、ミラー クランプ、2 段階シャットダウンなどのドライブ保護機能を備えています。 、ソフトシャットダウン、SRC（スルーレートコントロール）など、製品によって絶縁性能も異なります。ただし、集積回路としては、そのパッケージが最大消費電力を決定し、場合によってはドライバICの出力電流が10Aを超えることもありますが、それでも大電流IGBTモジュールの駆動ニーズを満たすことができません。本稿ではIGBTの駆動について説明します。現在と現在の展開。
ドライバ電流を拡張する方法
駆動電流を大きくしたい場合や、大電流でゲート容量の大きなIGBTを駆動する場合には、ドライバICの電流を拡大する必要があります。
バイポーラトランジスタを使用する
IGBT ゲート ドライバの最も一般的な設計は、相補型エミッタ フォロアを使用して電流拡張を実現することです。エミッタフォロワトランジスタの出力電流は、トランジスタhFEまたはβのDCゲインとベース電流IBによって決まります。IGBTの駆動に必要な電流がIB*βより大きい場合、トランジスタは線形動作領域に入り、出力が変化します。駆動電流が不足すると、IGBT コンデンサの充放電速度が遅くなり、IGBT の損失が増加します。
MOSFETの使用
MOSFETはドライバの電流拡張にも使用でき、回路は一般的にPMOS + NMOSで構成されますが、回路構成の論理レベルはトランジスタのプッシュプルとは逆になります。上部チューブのPMOSソースは正の電源に接続され、ゲートは所定の電圧PMOSのソースよりも低くオンになり、ドライバーICの出力は通常ハイレベルでオンになるため、PMOS + NMOS構造を使用する設計です。設計にインバーターが必要になる場合があります。
バイポーラトランジスタまたはMOSFETを使用しますか?
(1) 効率の違い。通常、高出力アプリケーションでは、スイッチング周波数がそれほど高くないため、トランジスタが有利な場合、導通損失が主になります。電気自動車のモータードライブなど、現在の多くの高出力密度設計では、放熱が難しく密閉ケース内の温度が高く、効率が非常に重要な場合にはトランジスタ回路が選択されます。
(2) バイポーラ トランジスタ ソリューションの出力には VCE(sat) による電圧降下があり、15V の駆動電圧を達成するには駆動管 VCE(sat) を補償するために電源電圧を増加する必要がありますが、MOSFET ソリューションではほぼレールツーレール出力を達成できます。
(3) MOSFET の耐圧は、VGS が 20V 程度しかありません。正負電源を使用する場合には注意が必要な問題となります。
(4) MOSFET は Rds(on) の負の温度係数を持ちますが、バイポーラ トランジスタは正の温度係数を持ち、MOSFET は並列接続すると熱暴走の問題を抱えます。
(5) Si/SiC MOSFET を駆動する場合、通常、バイポーラトランジスタのスイッチング速度は駆動対象 MOSFET よりも遅いため、電流を伸ばすために MOSFET を使用することを考慮する必要があります。
(6) ESD およびサージ電圧に対する入力段の堅牢性では、バイポーラ トランジスタの PN 接合は、MOS ゲート酸化膜と比較して大きな利点があります。
バイポーラトランジスタとMOSFETの特性は同じではないため、何を使用するか、システム設計要件に従って自分で決定する必要があります。
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投稿日時: 2022 年 5 月 17 日