尽管MOSFET、IGBT和SiC晶体管常被用于涉及大功率和高电压的应用，但它们的栅极却由低得多的电压驱动。例如，典型MOSFET的最大栅极电压通常在5至10V之间，而IGBT则需要10至12V，SiC器件的最大栅极电压则通常为18至22V。除了不同的栅极输入电压范围外，所有这些器件都要求其高压和低压电路路径必须与地隔离，从而防止可能对产品及其用户造成危险的不期望的杂散电流。本设计实例中介绍的通用可调电压隔离栅极驱动器(UVIGD)旨在满足这些要求(图1)。
图1：该电路支持两种不同的电源电压，每种电压都有自己独立的地。
图1中所示的电路支持两种不同的电源电压(12和24V)，每种电压都有自己独立的地。光电耦合器(PC 817)在驱动电路的低压和高压部分之间提供隔离。输入驱动信号由LM324运算放大器(在原理图的左下部分)进行缓冲，然后被馈送到光耦合器，进而馈送到L298双全桥驱动器。
L298可以使用高达42V的电源电压来驱动电感和电容负载，例如继电器、螺线管、直流电机和步进电机以及压电器件。在本设计中，该器件的宽电源电压范围使其可用作通用隔离栅极电压驱动器，从而驱动MOSFET、IGBT和SiC晶体管。
在可变电阻器VR1控制下，LM317可为LM298驱动器提供可变电源电压，这样就可以调整其输出信号幅度，从而满足MOSFET、IGBT和SiC晶体管的不同输入范围。为了能正常工作，L298的输入信号(VIN1)和输出信号(VOUT1)之间必须有2.5V或更大的电压差。这一差额是使用串联连接的二极管D1-D4(1N4007)上的压降产生的。这一串二极管可确保VR1的电阻接近0Ω，并且LM317的输出为5V。相反，当将VR1设置为其最大值(2157Ω)时，LM317的输出上升至22V。
该电路的性能使用图2所示的测试设置进行评估。测试使用高压开关模块(HTS 901-10-L02)作为实验负载。图3显示了在实验过程中进行的典型测量。
图2：此测试设置用于评估电路的性能。
图3：这些迹线显示了图2中电路的实验结果。
该测试是使用20kHz驱动频率和40kV电源电压进行的。标记为“A”的迹线代表图2中的A点，即低压侧的输入信号(5V)。标记为“B”的迹线显示了通用隔离可调栅极电压驱动器的输出信号(8V)脉冲(在图2中的“B”点所测得的电压)。迹线C显示了高压开关输出所产生的40kV跌落波形。
本文授权编译自EDN美国版，原文参考链接：Adjustable voltage isolated gate driver works for silicon and WBG power devices。由赵明灿编译。）
本文为《电子技术设计》2021年8月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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